Zostań w domu, zamów taniej!
Nie wychodź z domu i zamów online swoje ulubione pisma 20% taniej. Skorzystaj z kodu rabatowego: czytajwdomu

Elementy elektroniczne dużej mocy

Elementy elektroniczne dużej mocy
Pobierz PDF Download icon

Zamieszczone obok fragmenty opisu patentowego złożonego w roku 1926 udowadniają, że już prawie 100 lat temu pochodzący z Polski (urodzony w 1882 we Lwowie który wtedy był częścią Austro-Węgier) naukowiec żydowskiego pochodzenia, Julius Edgar Lilienfeld, opatentował tranzystor – wzmacniający element półprzewodnikowy.

Spis treści

Sterowanie SiC i GaN

W każdym razie aktualnie oferowane tranzystory przełączające GaN nie są tranzystorami MOSFET (z izolowaną bramką) i znacznie różnią się od krzemowych MOSFET-ów. Inne są poziomy napięć potrzebnych do sterowania bramkąi tranzystorów GaN – ogólnie biorąc, 0 V (zatkanie) i 6 V (pełne otwarcie), a to zaletą nie jest z uwagi na bardzo niską wartość napięcia progowego.

Prawdziwe MOSFET-y SiC istnieją, ale wymagają jeszcze innych napięć sterujących. Generalnie do otwarcia MOSFET-ów SiC potrzebne jest napięcie około 18...20 V, czyli znacząco wyższe niż w krzemowych MOSFET-ach (gdzie wynosi 5...12 V), a do szybkiego ich wyłączania stosuje się niewielkie napięcie ujemne, rzędu kilku woltów.

Tylko rozwiązania kaskodowe z oczywistego względu są sterowane praktycznie identycznie, jak klasyczne MOSFET-y.

Nie tylko dlatego omawiane tranzystory SiC i GaN nie mogą tak po prostu zastąpić klasycznych MOSFET-ów. Inne napięcia sterujące bramki to tylko jeden z aspektów zagadnienia.

Omawiane nowe tranzystory WBG są dużo szybsze, a przy ogromnej stromości zmian prądu poważnie dają o sobie znać problemy pasożytniczych indukcyjności doprowadzeń samego tranzystora oraz ścieżek i przewodów. Głównie z uwagi na minimalizację pasożytniczych indukcyjności tranzystory mocy GaN najczęściej mają inne obudowy niż klasyczne. Duża stromość impulsów prądu i napięcia drenu poważnie nasila też problemy związane z pojemnością Millera (Crss), co stawia dodatkowe wymagania obwodom sterowania bramki.

Ponieważ w wysokonapięciowych kluczach stosowane są różne rozwiązania technologiczne i konstrukcyjne, inne są ich niektóre ważne właściwości, jak możliwość przewodzenia prądu w „niewłaściwym” kierunku. W niektórych wbudowana jest dioda między źródłem i drenem jak w MOSFET-ach, krzemowa w układach kaskodowych i dioda WBG w innych. Ale istnieją też odmiany, gdzie takiej diody nie ma. Ponieważ są to tranzystory unipolarne z jednym typem nośników, w stanie otwarcia mogą przewodzić prąd obu kierunkach. Jednak szczegóły są różne i koniecznie trzeba to uwzględnić w niektórych zastosowaniach, na przykład w tak modnych od niedawna przetwornicach rezonansowych.

Na pewno wykorzystanie tranzystorów SiC i GaN wymaga dodatkowej wiedzy, ale jest ona dostępna w publikacjach wiodących producentów. Konstruktor wykorzystujący krzemowe MOSFET-y dość łatwo dostosuje się do specyfiki SiC i GaN. Ułatwieniem i atrakcyjną alternatywą są też gotowe scalone sterowniki dla nowych tranzystorów oraz tranzystory i półmostki z wbudowanym sterownikiem. Przykładem mogą być elementy oferowane przez TI. Rysunek 33 pokazuje uproszczony schemat wewnętrzny układu LMG5200 – (niskonapięciowego) półmostka GaN z wbudowanym sterownikiem.

Rysunek 33.
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik styczeń 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio luty 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje styczeń 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna styczeń 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich styczeń 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów