Teljesítmény MOSFET-ek hibaanalízise

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Mizsei János
Elektronikus Eszközök Tanszéke

A teljesítmény félvezetők egyre nagyobb szerepet kapnak a villamos hajtásrendszerek elterjedésével. Emellett szükség van rájuk az inverterek híd ágaiban például egy naperőmű hálózatra kötése esetében. A teljesítmény MOSFET-ek fontos szerepet játszottak a kisebb áramú relés vagy mechanikus kapcsolók kiváltásában is, így az automatizálás segítették. A teljesítmény MOSFET-ek esetében egy vertikális struktúra vált elterjedté, mivel így egy chip-en sok tranzisztor párhuzamosítható, úgy hogy közben a drain és a source távolsága ezt nem befolyásolja. A kialakítás következménye, hogy egy párhuzamos dióda is megvalósításra kerül.

Egyes alkalmazások igényelhetik az induktív terhelés áramának gyors lecsökkentését. Erre lehet szükség motor vezérléseknél, de egy mágnesszelep-vezérlésnél is szükség lehet ilyen gyors alaphelyzetbe állításra. Ilyen esetekben a normál védődiódával megvalósított kikapcsolás áramváltozása túl lassú, más megoldás kell. Ezért a tranzisztor belső védődiódáját letörési feszültségén használjuk, így a normál üzemi feszültségnél nagyobb feszültségen sül ki az induktív terhelés. Ezen a magasabb feszültségértéken a kisülés időtartama rövidebb, hiszen ugyanazt az energiát nagyobb feszültségen disszipálja el a félvezető.

A diplomamunkám első felében vizsgált TrenchFET-eket mágnesszelepek kapcsolására használták, amelyekhez a felhasználásból eredően ez a gyors kikapcsolás szükséges volt, de ez lassan a FET-ek meghibásodását eredményezte. A hasonló körülmények közt üzemelő planár FET-ek viszont nem hibásodtak meg. A dolgozatomban a két típus belső felépítését néztem át, majd a letörés miatt kialakult áramviszonyok alapján és az irodalomban fellelhető források alapján egy lehetséges hiba mechanizmust állítottam fel, amit ezután egy saját tesztrendszerben vizsgáltam.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.