بررسی ادوات نیمه هادی قدرت ولتاژ بالا ،توسعه و کاربرد ترجمه مقاله

 

در سالهای اخیر تحقیقات در زمینه ادوات نیمه های قدرت سیلیکون کاربید (SiC) ولتاژ بالا (HV) توجهات بسیاری را به خود جلب کرده است . با گذشت زمان وتوسعه ی ادوات نیمه هادی، ساخت این قطعات به سمت هر چه کوچکتر شدن این ابزار پیش می رود. با پیشرفت تکنولوژی نانو و کاهش ابعاد ادوات نیمه هادی، مشکلات قابل ملاحظه‌ای از جمله اثرات نامطلوب کانال کوتاه بوجود آمده اند. لذا به منظور افزایش کارآیی و قابلیت اطمینان قطعه، کاهش اثرات منفی کانال کوتاه مهم است. به دلیل مزایایی که تکنولوژی سیلیسیم رو عایق در مقایسه با ترانزیستورهای بدنه‌ی سیلیسیمی دارد، ترانزیستورهای سیلیسیم روی عایق جایگزین مناسبی برای ابعاد کوچکتر ترانزیستورها می‌باشند. یکی از مزایای این پیشرفت ،پیاده سازی قطعات بیشتر بر روی یک تراشه می باشد اما با کوچک شدن سایز این ادوات ،معایب و مشکلاتی در مشخصه الکتریکی آن ها به وجود می آید. این پژوهش ضمن معرفی و بررسی مواد سیلیکون کاربیدی (SiC) ، به بررسی کاربرد و توسعه ادوات HV SiC می پردازد . مقایسه این ادوات با ادوات سیلیکونی و بررسی برتری های این مواد از جمله دیگر موارد به کار رفته در این پژوهش است . همچنین به بررسی توپولوژی و چالشهای این ادوات در طراحی مبدلها پرداخته شده است . در انتها به برنامه های کاربردی از این ادوات پرداخته شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

 

عنوان……………………………………………………………………………….صفحه

 

 فصل اول : مقدمه

1-1. آشنایی  و اهداف.. 11

1-1-1.ترایاک.. 12

1-2. سازماندهی پژوهش 14

 

فصل دوم : مواد سیلیکون کاربیدی (SiC )

2-1. مقدمه 16

2-2. خواص… 18

2-2-1. خواص  فیزیکی … 18

2-2-2. چگالی نسبی.. 19

2-2-3. کشش… 19

2-3. واکنش های شیمیایی 20

2-4. تولید و سنتز 21

2-5. کاربرد این مواد 22

 1-5-2. SiC در صنعت دیرگداز 22

 2-5-2. SiC در نازلهای اسپری کننده 22

 3-5-2. SiC در الکترونیک قدرت 23

 

فصل سوم : ادوات سیلیکون کاربید ولتاژ بالا (HV SiC)

3-1. مقدمه. 25

2-3. رسانایی مواد… 30

3-2-1. نظریه نواری جامدات.. 31

2-2-3.  نیمه رساناها (نیمه هادی ها) 33

3-2-3.  اتصال کریستالی P-N.. 34

3-3. مقایسه SiC با Si 35

1-3-3. مقاومت ویژه پایین در برخی ولتاژهای شکست.. 36

2-3-3. سرعت سوئیچینگ بالا 37

4-3.  توسعه ادوات ولتاژ بالای  SiC‌ 38

1-3-3. دیودها  ‌ 40

2-3-3.سوئیچ فعال یکپارچه   ‌ 41

1-3-3. سوئیچ فعال دوقطبی ‌ 42

4-3.  مزایای ادوات HV SiC در مبدل های قدرت  ‌ 43

1-5-3.  جایگزنی ادوات Si‌ با ادوات SiC‌  ‌ 43

2-5-3. توپولوژی ساده  ‌ 43

3-5-3. مزایای سطح سیستم  ‌ 44

 

فصل چهارم : چالش های ادوات SiC HV

4-1. مقدمه. 46

4-2. بسته بندی 48

4-2-1. عایق الکتریکی.. 48

4-2-2. پارازیت ها 50

4-2-3. ماژول قدرت با چند تراشه 51

4-3. درایو گیت 53

4-3-1. طراحی پایه 53

4-3-2. حفاظت 56

4-3-3. cross-talk. 58

4-4. تداخل الکترومغناطیسی یا EMI 59

 

فصل پنجم : کاربردها

5-1. مقدمه. 62

5-2. ترانسفورماتور حالت جامد. 63

5-3. درایو موتور ولتاژ متوسط (MV) 65

4-5.  مبدل رابط منابع انرژی توزیع MV… 66

5-5. ساختار نیم پل ماژول قدرت با 8 قطعه سیلیکن کاربید در هر سوئیچ.. 68

5-4. سنسورهای SiC.. 70

 

فصل ششم : نتیجه گیری و پیشنهادات

1-6.  نتیجه گیری … 74

1-6.  پیشنهادات … 76

 

 فهرست مراجع و منابع.. 77