تیسری نسل کے سیمی کنڈکٹر مواد کے طور پر، SiC تمام پہلوؤں میں Si-based میٹریل سے بہتر کارکردگی کا حامل ہے۔ سی سیمی کنڈکٹر مواد پر مبنی روایتی پاور ڈیوائسز کے مقابلے میں، ابھرتے ہوئے SiC پاور ڈیوائسز میں تیز رفتار سوئچنگ، ہائی بلاکنگ وولٹیج اور مضبوط اعلی درجہ حرارت کام کرنے کی صلاحیت کے فوائد ہیں، اور یہ مستقبل کی پاور الیکٹرانکس ٹیکنالوجی کی ترقی کی ضروریات کو بہتر طریقے سے پورا کر سکتے ہیں۔
Shanghai Zhanxin Electronics تین سال کی گہرائی سے تحقیق اور ترقی اور محنت کے بعد، یہ چین کی پہلی کمپنی بن گئی ہے جس نے 6 انچ کے SiC MOSFET اور SBD پراسیس کے ساتھ ساتھ SiC MOSFET ڈرائیور چپس میں مہارت حاصل کی ہے۔ یہ مضمون Zhanxin Electronics کے SiC پاور ڈیوائسز کی وشوسنییتا اور اطلاق کی وضاحت کرتا ہے، تاکہ صارفین استعمال سے پہلے یقین دہانی کر سکیں اور استعمال کے دوران فکر مند ہو سکیں، اس طرح بہتر مصنوعات تیار کر سکیں۔  
  1. کیا شنگھائی Zhanxin Electronics' SiC MOSFET کے پاس مثبت اور منفی وولٹیج کے دباؤ کی حدوں کا ڈیٹا ہے؟  
Zhanxin Electronics کی SiC MOSFET گیٹ وولٹیج کی تفصیلات (+20V/-5V) JEDEC کے مطابق سختی سے تصدیق شدہ ہے، اس بات کو یقینی بناتی ہے کہ کمرے کے درجہ حرارت پر مصنوعات کی کام کرنے والی زندگی 10 سال سے کم نہ ہو۔ ایپلی کیشنز کے لئے جو گیٹ وولٹیج کی تفصیلات سے زیادہ ہیں، دو اہم تحفظات ہیں.  
سب سے پہلے، خود گیٹ کے لائف ٹائم ماڈل کا تعین بنیادی طور پر SiO2 کے TDDB (ٹائم ڈیپنڈنٹ ڈائی الیکٹرک بریک ڈاؤن) ماڈل سے ہوتا ہے۔ پہلے سے ہی ایک بڑی مقدار میں ڈیٹا موجود ہے جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ SiC پر اگنے والی SiO2 ڈائی الیکٹرک پرت کا معیار اتنا ہی اچھا ہے جتنا SiO2 پر اگایا جاتا ہے۔ لہذا، TDDB کے نقطہ نظر سے، 20V گیٹ ڈائی الیکٹرک جتنا زیادہ وولٹیج برداشت کر سکتا ہے اور اس وولٹیج پر لائف ماڈل Si کے مشابہ ہے۔ MOSFET اور IGBT ایک جیسے ہیں۔ Zhanxin Electronics SiO2 گیٹ ڈائی الیکٹرک عمل اور ڈیوائس لائف ماڈل قائم کرنے کے لیے Zhanxin کا ​​اپنا SiC MOSFET استعمال کر رہا ہے۔  
دوسرا، SiC MOSFET اور Si MOS پروڈکٹس (MOSFET اور IGBT) کے درمیان سب سے بڑا فرق اور چیلنج PBTI (مثبت تعصب درجہ حرارت کی عدم استحکام) اور NBTI (منفی تعصب درجہ حرارت) عدم استحکام (منفی تعصب درجہ حرارت کی عدم استحکام) ہے، مثبت تعصب کو شامل کرنے کے بعد آلہ کا Vth بڑھے گا، اور منفی تعصب کے بعد Vth کم ہو جائے گا۔ JEDEC سرٹیفیکیشن کی شرائط کے تحت، گیٹ وولٹیج کی تفصیلات کے اندر کام کر کے ڈیوائس کی زندگی کی ضمانت دی جا سکتی ہے۔ ایپلیکیشن لائف ماڈلز کے لیے جو گیٹ وولٹیج کی تفصیلات سے زیادہ ہیں، Zhanxin Electronics آلات بنا رہا ہے اور تفصیلی منصوبہ بندی اور تحقیق کر رہا ہے۔ عام طور پر، جب تک کہ مثبت گیٹ وولٹیج 25V سے زیادہ نہیں ہوتا ہے اور منفی گیٹ وولٹیج -10V سے نیچے نہیں آتا ہے، ڈیوٹی سائیکل کی نسبتاً چھوٹی دالیں ڈیوائس کی کارکردگی کو ناقابل تلافی نقصان نہیں پہنچائیں گی۔ تحقیق کے پہلے دور کے اختتام پر مخصوص مقداری تعلق اور زندگی کا نمونہ دیا جائے گا۔  
  2. شنگھائی Zhanxin الیکٹرانکس SiC MOSFET ایپلی کیشنز میں منفی ڈرائیونگ وولٹیج قائم کرنے کے مسئلے کو کیسے حل کرتا ہے؟ کیا یہ طریقہ قابل اعتماد ہے؟  
Zhanxin Electronics نے صنعت کا پہلا 35V/4A ڈرائیور IVCR1401D/IVCR1401DP ایک 8 پن پیکج میں مربوط منفی وولٹیج ڈرائیو کے ساتھ تیار کیا ہے۔ ڈرائیور کے شروع ہونے کے بعد، NEG آؤٹ پٹ کو GND کی طرف کھینچ لیا جاتا ہے، اور اندرونی کرنٹ سورس تیزی سے منفی وولٹیج کیپسیٹر کو چارج کرتا ہے۔ منفی وولٹیج کے قائم ہونے کے بعد، NEG پن جاری کیا جاتا ہے، اور اندرونی منفی وولٹیج ریگولیٹر منفی وولٹیج کو نارمل آپریشن کے لیے -3.5V میں ایڈجسٹ کر سکتا ہے۔ اس کے بعد، گیٹ ڈرائیو سگنل NEG (VCC-3.5V) اور -3.5 کے درمیان سوئچ کرتا ہے۔ نیچے کی تصویر منفی وولٹیج کیپسیٹر کے منفی وولٹیج کے قیام کے عمل کو ظاہر کرتی ہے۔ 1uF کیپسیٹر کو چارج کرنے میں لگ بھگ 28us لگتے ہیں۔ 100 گنا سے زیادہ Cg capacitance والے X7R capacitors کو منفی وولٹیج کیپسیٹر پر لہر کو کم کرنے کے لیے استعمال کیا جانا چاہیے، تاکہ منفی وولٹیج کو قائم کیا جا سکے اور قابل اعتماد اور مستحکم طریقے سے چلایا جا سکے۔ اس چپ کا استعمال کرتے ہوئے ہماری کمپنی کے عمر رسیدہ ٹیسٹ سسٹم سرکٹ کی تصدیق کی گئی ہے۔ یہ 1000V/20A/125℃ کے آپریٹنگ حالات میں SiC MOSFET کو چلا سکتا ہے۔ 1000h تک مسلسل آپریشن کے بعد، اسے اب بھی مستحکم اور قابل اعتماد طریقے سے چلایا جا سکتا ہے۔  
    چترا 1      3. شنگھائی Zhanxin Electronics SiC MOSFET ایپلی کیشنز میں منفی وولٹیج کے اسپائکس کے مسئلے کو کیسے حل کرتا ہے؟ منفی دباؤ کی بڑھتی ہوئی وارداتوں کا طریقہ کار کیا ہے؟ اس سے نمٹنے کے طریقے کیا ہیں؟  
SiC MOSFET میں روایتی Si پاور ڈیوائسز کے مقابلے تیز رفتار سوئچنگ ہے۔ تاہم، یہ تیز عارضی عمل SiC MOSFET کی سوئچنگ کارکردگی کو لوپ کے پرجیوی پیرامیٹرز کے لیے زیادہ حساس بنائے گا، خاص طور پر ڈرائیو ویوفارم میں جھلکتا ہے۔ نیچے کی تصویر ملر اثر کے ذریعہ تیار کردہ وولٹیج کی بڑھتی ہوئی واردات کو ظاہر کرتی ہے۔ SIC میں MOSFET کے آدھے پل کے استعمال میں، نچلی ٹیوب بند رہتی ہے۔ جب اوپری ٹیوب بند ہو جائے گی، تو ایک بڑا dv/dt پیدا ہو گا۔ پاور لوپ اور ڈرائیو لوپ میں پرجیوی انڈکٹنس کی وجہ سے، ایک بڑا ملر کرنٹ پیدا ہوگا۔ یہ کرنٹ ڈرائیو ریزسٹر آر جی پر وولٹیج ڈراپ پیدا کرے گا، جس کے نتیجے میں وی جی ایس ویوفارم پر منفی اسپائک ظاہر ہوتا ہے۔ اسی طرح، جب اوپری ٹیوب کو آن کیا جائے گا، تو ایک بڑا dv/dt بھی پیدا ہوگا۔ لوپ میں موجود پرجیوی انڈکٹنس کی وجہ سے، ایک بڑا ملر کرنٹ بھی پیدا ہوگا۔ یہ کرنٹ ڈرائیو ریزسٹر آر جی پر وولٹیج ڈراپ پیدا کرے گا، جس کے نتیجے میں وی جی ایس ویوفارم پر مثبت اسپائک نمودار ہوگی۔     چترا 2  
  ڈرائیو کے منفی دباؤ کو کم کرنے کے لیے، کئی تجاویز ہیں:  
1) RG پر ملر اثر کی وجہ سے وولٹیج کی کمی کو کم کرنے کے لیے ڈرائیونگ ریزسٹر RG کے متوازی طور پر بیک ٹو بیک MOS (تجویز کردہ ماڈل: QS5K2TR) کو جوڑیں، اس طرح ملر چوٹی وولٹیج کو کم کریں، جیسا کہ Q1، Q2 کے نیچے تصویر میں دکھایا گیا ہے۔
  شکل 3 2) ڈرائیور کی چپ کو SiC MOSFET کے گیٹ کے قریب رکھیں تاکہ ڈرائیو لوپ میں پرجیوی انڈکٹنس کو جتنا ممکن ہو کم کیا جا سکے۔ 3) لے آؤٹ میں پاور لوپ کے رقبے کو کم سے کم کریں، اور پاور لوپ اور ڈرائیو لوپ میں کامن سورس انڈکٹنس کو کم سے کم کریں۔ 4) جب حالات اجازت دیں تو، TO247-4 پیکڈ SiC MOSFET استعمال کریں، اور ڈیوائس پنوں کی وجہ سے ہونے والے پرجیوی انڈکٹنس کو کم کرنے کے لیے زیادہ سے زیادہ Kelvin Drive کا استعمال کریں۔  
  4. شنگھائی Zhanxin Electronics SiC MOSFET ایپلی کیشنز میں سوئچنگ دولن کے مسئلے کو کیسے حل کرتا ہے؟  
SiC MOSFET دولن کے مسئلے کے بارے میں سب سے اہم چیز یہ ہے کہ پہلے ڈرائیو سرکٹ دولن کے مسئلے کو حل کیا جائے اور ڈرائیو سگنل کے دولن کی وجہ سے ہونے والی دولن کو روکا جائے۔ ڈرائیو لوپ دولن کے مسئلے کو حل کرنے کے لیے، ڈرائیو چپ کو جتنا ممکن ہو سکے SIC MOSFET کے گیٹ کے قریب رکھنے کی ضرورت ہے تاکہ پرجیوی انڈکٹنس اور دولن کو جتنا ممکن ہو کم کیا جا سکے۔ نیچے دو تصویریں ہیں۔ اوپری تصویر ٹیسٹ ویوفارم دکھاتی ہے جب ڈرائیور چپ SiCMOSFET سے بہت دور ہوتی ہے، اور نچلی تصویر ٹیسٹ ویوفارم کو دکھاتی ہے جب یہ قریب ہوتی ہے۔ دو اعداد و شمار میں آسمانی نیلے رنگ کی لہر Vgs ویوفارم ہے، اور پیلا Vds ویوفارم ہے۔ بائیں تصویر میں، ملر کی چوٹی 19.2V تک اونچی ہے، جب کہ دائیں تصویر میں، ملر کی چوٹی صرف 4.6V ہے۔ اتنی بڑی بہتری کی بنیادی وجہ یہ ہے کہ ڈرائیور IC نسبتاً SiC MOSFET کے قریب ہے۔  
    چترا 4  
اگلا، ہم SiC MOSFET کے لے آؤٹ کے بارے میں نوٹ کرنے کے لیے کچھ نکات کی وضاحت کریں گے۔ ایک اچھی ترتیب دولن کو کم کرنے میں مدد کرے گی۔ سب سے پہلے، ڈرائیور IC جتنا ممکن ہو سکے SIC MOSFET کے قریب ہونا چاہیے تاکہ اس بات کو یقینی بنایا جا سکے کہ ڈرائیور سرکٹ کا علاقہ جتنا ممکن ہو چھوٹا ہو۔ دوم، ہائی فریکوئنسی دولن پی سی بی اور MOSFET کے آوارہ انڈکٹنس اور سٹری کیپیسیٹینس (بنیادی طور پر Coss) کے درمیان دولن کی وجہ سے ہوتی ہے۔ جیسا کہ نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے، سرخ نقطے والی لائن پاور لوپ کا رقبہ ہے، اور سبز نقطے والی لائن ڈرائیو لوپ کا رقبہ ہے۔ یہ علاقے جتنے چھوٹے ہوں گے، جب SiC MOSFET سوئچ کرتا ہے تو دولن اتنا ہی چھوٹا ہوتا ہے۔  
    چترا 5   5. SiC MOSFET ڈرائیور اور Si IGBT ڈرائیور کے درمیان کیا مماثلت اور فرق ہیں؟ کیا SiC MOSFET کو IGBT پلگ ان ڈرائیور بورڈ طریقہ استعمال کرتے ہوئے چلایا جا سکتا ہے؟  
استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ چونکہ ڈرائیو بورڈ کا استعمال کیا جاتا ہے، ڈرائیو سرکٹ کا پرجیوی انڈکٹنس نسبتاً بڑا ہوتا ہے، جس میں ڈیمپنگ کے لیے ایک بڑے ڈرائیو ریزسٹر کی ضرورت ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں سوئچنگ کی رفتار کم ہوجاتی ہے اور نقصان بڑھ جاتا ہے۔ اگر ڈیمپنگ کے لیے ایک بڑی ڈرائیو ریزسٹر کا استعمال نہیں کیا جاتا ہے، تو Vgs ویوفارم نسبتاً بڑے دولن کا سبب بنے گا، جو Vds دولن کا باعث بنے گا، اس طرح سوئچنگ کے نقصانات میں اضافہ ہوگا۔ اس کے علاوہ، نسبتاً بڑا پرجیوی انڈکٹنس خود ڈرائیونگ سرکٹ کی رکاوٹ کو بڑھاتا ہے، اور ڈرائیونگ سرکٹ کی اینٹی ملر صلاحیت کمزور پڑ جاتی ہے، جس کے نتیجے میں سوئچنگ کی رفتار کم ہوتی ہے اور نقصان میں اضافہ ہوتا ہے۔  
  6. SiC MOSFETs کو متوازی طور پر منسلک کرتے وقت ہمیں کس چیز پر توجہ دینی چاہیے؟  
اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کہ ہر SiC MOSFET کا ڈرائیو سرکٹ اور مین پاور سرکٹ زیادہ سے زیادہ ہم آہنگ ہو، ڈرائیور چپ آؤٹ پٹ سے ہر SiC MOSFET کے گیٹ تک کا فاصلہ ایک جیسا ہونا ضروری ہے۔ MOSFETs کو مستقل مزاجی بڑھانے کے لیے علیحدہ Rg کی ضرورت ہوتی ہے۔ اگر متوازی MOSFETs ایک ڈرائیونگ ریزسٹر کا اشتراک کرتے ہیں تو، سب سے چھوٹی حد والی وولٹیج والا MOSFET پہلے آن ہو جائے گا، اور دیگر MOSFETs کے Vgs کو تھریشولڈ وولٹیج پر بند کر دیا جائے گا، جس کے نتیجے میں صرف MOSFET سب سے چھوٹی حد والی وولٹیج کے ساتھ آن ہو جائے گا، اور تمام ٹیوب آن نہیں ہوں گی۔ ٹرن آف کے عمل کے لیے بھی ایسا ہی ہے۔ سب سے زیادہ حد والی وولٹیج والا MOSFET پہلے بند کر دیا جاتا ہے، اور وولٹیج کو تھریشولڈ وولٹیج پر بند کر دیا جاتا ہے جب تک MOSFET ٹرن آف کا عمل مکمل نہیں کر لیتا۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ تمام MOSFETs کو چلانے کے لیے ایک ڈرائیونگ ریزسٹر کا استعمال فوری طور پر سوئچ کرنے پر نسبتاً بڑا متحرک غیر مساوی کرنٹ بہاؤ کا سبب بنے گا۔ اس مقصد کے لیے، ہر MOSFET کے لیے علیحدہ Rg کو ترتیب دینے کی ضرورت ہے، تاکہ ہر MOSFET کے Vgs کو ڈیکپل کیا جائے اور متحرک کرنٹ شیئرنگ کو بڑھایا جائے۔ جامد موجودہ اشتراک کی خصوصیات بنیادی طور پر خود MOSFET کے پیرامیٹر کی مستقل مزاجی سے حاصل ہوتی ہیں۔ مستقل پیرامیٹرز والے MOSFETs کو براہ راست متوازی کنکشن کے لیے احتیاط سے منتخب کرنے کی ضرورت ہے۔
 
    چترا 6  
  8. SiC MOSFET TO247-4 کا طفیلی انڈکٹنس TO247-3 سے کتنا بہتر ہے؟ کیا کوئی مخصوص پیرامیٹرز ہیں؟  
CREE کے شائع کردہ اعداد و شمار کے مطابق، TO247-4 پیکیج کا سوئچنگ نقصان TO247-3 پیکیج (600V/40A) کے سوئچنگ نقصان کا صرف 30% ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ TO247-4 پیکیجنگ کے فوائد بہت واضح ہیں۔  
    چترا 7  
TO247-3 پیکج کے اندر اندرونی کامن سورس انڈکٹر MOSFET کے ٹرن آن اور ٹرن آف کی رفتار کو کم کر دے گا، اس طرح سوئچنگ نقصان میں اضافہ ہو گا۔ تاہم، TO247-4 میں ڈرائیونگ کے لیے ایک علیحدہ سورس لیڈ ہے، اس طرح اندرونی کامن سورس انڈکٹر کو نظرانداز کرکے اور سوئچنگ کے عمل پر اندرونی کامن سورس انڈکٹر کے اثرات سے بچتا ہے، اس طرح سوئچنگ کے نقصانات کو کم کرنے کا مقصد حاصل ہوتا ہے۔ سب سے پہلے، ٹرن آن کے عمل کو دیکھتے ہیں۔ ایک عام ڈبل پلس تجربے میں، یہ اوپری ٹیوب کو آن اور آف کرکے حاصل کیا جاتا ہے۔ ہم بنیادی طور پر اوپری ٹیوب Vgs لوپ پر توجہ مرکوز کرتے ہیں۔ جب اوپری ٹیوب کو آن کیا جاتا ہے، تو Q1 کی Id بڑھ جاتی ہے، پھر L_SL کی طرف سے حوصلہ افزائی کی گئی وولٹیج مثبت اوپر اور منفی نیچے ہوتی ہے، اور اس کے وولٹیج میں بیرونی ڈرائیونگ وولٹیج (مثبت وولٹیج) جیسی قطبیت ہوتی ہے، جس کی وجہ سے اندرونی MOSFET-Die پر Vgs وولٹیج MOSFET-Die کی رفتار کو کم کرتا ہے۔  
    چترا 8  
اگلا، آئیے اوپری ٹیوب کے ٹرن آف عمل کو دیکھتے ہیں۔ Q1 بند ہو جاتا ہے، جس کی وجہ سے ID کم ہو جاتی ہے۔ L_SL کی طرف سے حوصلہ افزائی وولٹیج سب سے اوپر منفی اور نیچے مثبت ہے. اس وولٹیج میں بیرونی ڈرائیو وولٹیج (منفی وولٹیج یا صفر وولٹیج) کے برعکس قطبیت ہے، جو ٹرن آف عمل کے دوران اصل اندرونی MOSFET-Die پر Vgs کے وولٹیج کو کم کر دے گی۔ اگر L_SL پر وولٹیج کافی بڑا ہے، تو یہ اندرونی MOSFET-Die پر وولٹیج کو منفی سے مثبت میں تبدیل کرنے کا سبب بھی بن سکتا ہے، جس کی وجہ سے غلطی سے ٹرن آن ہو جاتا ہے! لہذا L_SL ٹرن آف کے عمل کو سست کرنے کا سبب بنے گا، اس طرح ٹرن آف نقصان میں اضافہ ہوگا۔  
    چترا 9  
نیچے دی گئی تصویر TO247-4 پیکیج کا استعمال کرتی ہے۔ چونکہ ایک علیحدہ Kelvin-Source لیڈ ہے، L_SL پر حوصلہ افزائی وولٹیج ڈرائیو سرکٹ کو متاثر نہیں کر سکتی، اس طرح سوئچنگ کی رفتار میں اضافہ ہوتا ہے اور سوئچنگ کے نقصانات کو کم کیا جاتا ہے۔  
   

چترا 10

دستبرداری: یہ مضمون "INSEMI" سے دوبارہ تیار کیا گیا ہے۔ یہ مضمون صرف مصنف کے ذاتی خیالات کی نمائندگی کرتا ہے اور Sacco Micro اور صنعت کے خیالات کی نمائندگی نہیں کرتا ہے۔ یہ صرف دوبارہ پرنٹ کرنے اور اشتراک کرنے کے لیے ہے تاکہ املاک دانش کے حقوق کے تحفظ کی حمایت کی جا سکے۔ دوبارہ پرنٹ کرنے کے لیے براہِ کرم اصل ماخذ اور مصنف کی نشاندہی کریں۔ اگر کوئی خلاف ورزی ہوتی ہے تو اسے حذف کرنے کے لیے ہم سے رابطہ کریں۔

کمپنی کا فون نمبر: +86-0755-83044319
فیکس/FAX: +86-0755-83975897
ای میل: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 منیجر لی

QQ: 332496225 منیجر Qiu

پتہ: کمرہ 809، بلڈنگ سی، ژانتاو ٹیکنالوجی بلڈنگ، نمبر 1079 منزی ایونیو، لونگہوا نیو ڈسٹرکٹ، شینزین