CZ58596A3 - Inverter inverter - Google Patents

Description

(57) Střídač pracuje nejméně se dvěma antisérovými polovodičovými oblastmi (1, 2). Každá polovodičová oblast (1, 2) má zdrojovou elektrodu (3) sběrnou elektrodu (4) a elektrodu (5) řídící tok elektronů při charakteristikách, jaké mají tranzistory FETs. Technologicky vázané má polovodičová oblast (1,2) také vnitřní těleso diody (8). Vždy na polovodičové oblasti (1, 2) je v propustném směru nastaveno tak velké řídící a zdrojové napětí (6, 7), že nastane žádané omezení sběrného zdrojového proudu. Na polovodičové oblasti (2, 1) vinverzním provozu je řídící a zdrojové napětí (7, 6) nastaveno tak velké, že těleso diody (8) je ještě bez proudu.

slast

Vynález se týká střídace, který pracuje .nejméně se dvěma antisericvými polovodičovými oblastmi. Polovodičové oblasti, které jsou vždy opatřeny vysílačem elektron! (Source, e.mitor), kolektorem elektronů (Drain) a elektrodou řídicí tok elektronů (C-ate), mají stejné charakteristik:/ jako ?E2s (field effeot tranzistors) t.

;ranzistory řízen··⁵ rolem, rodle sou szavu znalostí mají v inverzním provozu technologicky váza nou vnitřní 3ody diodu.

zCSPVHdcí ?*SV υ ΘΟ Μ í rz-’

Se dvěm lem, nadále 9/ll6OS), u anti sérievymi t ?ETs, pracuje zná k terého j e elekt r vodičov''mu p vybavovací o le, kzere pr ořerušit okr staven tak,ž načetí na ří o o v η í ok e 1 e k vedení, má r. stoupej ícirt'· ΓΪ Z V V ? ΘΓ.ί rvku 1ΘΏ. 3 ostře á n ě n é e akcie í tredá ízkou vnitř se dvěma antisériovými tavebního prvku, působí dnictvim rozpoj ovacích vedení. Polovodičový p o vnitřr.?( odpor, při ur elektrodě a pracovním n ch, zar.oj enýoh v rrůcho hodnotu a jeho vnitřn racovních elektrodách s ního odporu rar.zistory ř?...er.ými po ný v'koňovy spínač (WO žoky paralelně k polo ?ETs uspořádán čího jako re kontaktů může rvek je tam načitém. řídicím apětí na pra dnám směru ve •í odpor se se kokově zvýší.

useor?.csn3r. vy cavovacim členu, kmeré vede k vybavení.

Elektrická zařízení rusí se na sít přicojit, rřío. od sítě odpojit. V mechanických spínačů jsou optimální řešení taková, která v oráni vyhovují technickým požadavkům, například u pohonů, motorových ochranných spínačů pokud se týká přetížení nebo|ochrany proti zkratům. o ochranný spínacích přístrojů všeobecně, ke kterým náleží výkonové spínače, motorové ochranné spínače nebo ochranné spínače vedení, je žádoucí, aby se vyskytující se nadproudy rychle identifikovaly, sejméa omezilv na malí hodnotu a kor.ečI:evýhodou mechanických ochranných f⁷ -* o i“ γ p ~ O ’J. civ ně rychle odpojily spínacích přístrojů je cpotřební kontaktů, častá údržba, poměrně dlouhé spínací dok/ v případě zkratu a poměrně r.eoatrná časová cřesnost určitého okamž^u sní Polovodičové soínace naoroti tomu mohou oracovat bez opotřebování a rychle spínat. 'lají nepatřné spínací ztráty a dají se měnitelně řídit, nevýhody u po lovcdicových spínačů naproti tomu jsou vysoké náklady, vysoká prostorová náročnost a poměrně velké pro vozní ztráty při sepnuté‘stavu.

Všeobecně vzato je často žádoucí, omeziti stři dave proudy rychle na určité hodnoty, takže nadproudy se stanou přijatelnými a vím se získá čas pro odpojení. Polovodičové prvky se mohou také provozovat tak, že snižují proud až k odcojení.

Podstata vynálezu *3 úkolem vynálezu vyvinout v

001007 0':

echnikou. Vynález ořitcm vy o nátku, že vpředu popsané dave sí ο onou realizova ztzicao po·'-Z í 7. O 02 • ’ I 'S * tak o str ίv nejširším slova smyslu.

Tento úkol .je řešen podle vynálezu szřídačem, u~ kterého první polovodičová oblast, provozovaná v propustném směru, Gate-Source-napětí, které je stanoveno tak, že stanoví omezení proudu střídače na pře dem udanou hodnotu a přitom Gate-Source-napětí druhé polovodičové oblasti, která pracuje v inverzním pro vozu a oředem zadaná hodnota nroudu střídače, jsou zvoleny tak, že druhá polovodičová oblast při tomto proudu má takový pokles napětí, že jeho Sody dioda je ještě bez proudu.

Vynález tedy spočívá na poznatku, že se ztráty v propustném směru u polovodičových prvku skládají ze ztrát ve spínacím prvku a ze ztrát často v sérii zapojených přídavných nulových diod. stě-úda^xe se stá vají zvláštní nulové diody zbytečnými, potože bipolární vodivostní mechanismy a s tím spojené akumulační náboje se nevyskytují. Nepotřebují se ani zvláštní volné diody, ani se neprojeví Body dioda, podmíněná při výrobě polovodičovou technikou. Střída? tedy pracuje se zejména nízkými statickými a dynamickými ztrá tami. Bod pojem státické ztráty se zahraní ztráty v pr chodu proudu a pod pojem dynamické ztráty se zahrnují ztráty oři přepínání.

Jestliže polovodičové oblasti jsou vytvořeny z karbidu křemičitého (3iC) dostáno;;, se v poli charakteristických křivek zejména velké a příznivé pracovní oblasti. Polovodičové oblasti mohou so vytvořit mi.tr οοι:

nebo tak·· jako diskrétní ?PPs.

Přehled oorasr.; na vy-trese

Vynález bude blíže vysvětlen na příkladech provedení znázorněných velmi schématicky na výkrese.

Na obr. 1 je znázorněn střídáš.

Na obr. 2 je znázorněn pro polovodičovou oblast Wain-Ssurc*-?r3u4,I_cs, Srsla-SoarcnajStí, _Es. pro parametry s Gate-Source-napětí, U_r-., v blízkosti střek/ du os pro dvě antisériové oblasti.

Na obr. 3 je znázorněno v jiném měřítku s použitím vvšších Drain-Scurce-narětích role charakteristických křivek rro ose poracmc o. pro ose úseček rro antisériové zanořené oolovodišové oblasti.

Příklady provedení vynálezu.

Střídáš podle obr. 1 pracuje se dvěma antiserio výmí polovodičovými oblastmi 1 a 2, které jsou v příkladu provedení znázorněny jako diskrétní PEPs.Každá. polovodičová oblast má Source 3, Drain 4 a Gate 5. V propustném směru, například na polovodičové ob lasti 1, je Gate-Source-napětí 6, U_r__{o 1t} nastaveno tak velké, že se nastaví žádané omezení proudu DrainSource. Gate-Source-napětí je přitom parametrem pro oroud omezující křivky, jak jsou znázorněny v obr. 3·

ό

Η-,- v první a příklad xi karbidu křemičitého (Sil) je úbytek námětí '' · 31Γ. 6 ~ X*Lí 7 cl ^r *· 5 nrancve načati Bodv čicdv.

znásobená R v c;

v:.

nezt τ -?

— — t;

i·; a o o r.

S e zns.:orneno role cr.a:

na znásob modle obr. 2 až k wšším Brairx— Scurce— námětím a parametrů s vyšším Gate-Source-napětím při jiném měřítku. Pro Gate-Source-napětí dostávají se charakteristik?/ omezující Drain-Sou.rce-prcud přibližně para lelně s osou úseček. Z důvodu zjednodušení budiž před pokládáno, že se použijí FSTs obohaceného typu (Snhan cement) pro polovodičové oblasti, které jsou samouza vírajíoí a msií n—kanál. Tomu ocmovídá zm^sob znázor mění v obr. 1. Body diody £ mají charakteristiku, kt rá se kryje s charakteristikou 11 v prvním a třetí kvadrantu.Σ-rovozu na charakteristice 11, která znáη» IJ Λ γ ρ Ξ O d V d · ^r Ί-Π *7 Γ: ρ η Ί Λ *? o no cl n n?. u- »» o q q V “'T.T f] J’ ze v závěrném směru, se stává učinnou, dá se zabráni tím, že se na polovodičové oblasti v inverzním provo zu nastaví Gete-Source-r.amětí jen tak velké, aby Body cioda byla ještě bez proudu, jinými slovy, že zůstává v pracovní oblasti mezi osou úseček a mezní charakteristikou 12 danou průsečíkem Rg^-odporu 9 s charak teristikou 11 pro Body diodu. Tím se odstraní při každém způsobu provozu bipolarní vodivostní mechanismy, takže se nevyskytují zbytkové náboje, čímž se udržují nízké statické a dynamické ztráty.

Vhodným Gate-Source-napětím jako parametru v poli charakteristik modle obr. 3 může se nastavit žádaný Drain-Source-proud při přepětích. V normální provozu střídače vyskytují se v souladu s charakteristikou 9 pro R^-odpor jen nízké ztráty, které jsou o to niž čím strměji charakterisStika 9 mrcoiha.

-m/ui c -i karbidu křemičitém (SiC), u struktury na způsob

MOSFBTs, je možné, působit ;

V 00 pro napětí o pocie o·::·, i ícím zmůsobem. Gate-Source-nzpětí pojením 10 podle obr. 1 vytv sobem. Jestliže se na polovodičové oblasti nastaví v inverzním provozu Gete-Source-r.apětí jen tek velké, že Body dioda příslušné plovodičové oblasti je ještě bez proudu, nepotřebují se žádné nulové diod,··, aby cyna mické ztrát*· poklesly, r.ebot v podstatě se nevyskytuřídicím z?.Z OO ν'53.Γ. S*b^v,j_C.2.0 sobem. lbů že se například poučí* zapojený do série s obvyklými cobrannými spínači,přičemž proud v limitujícím členu se omezí při přepětích r.s určitou hodnotu. Při normálním provozu vykazuje tické ztráty zastávajíc nízké.

ri m η Ί λ o v a ·* *r. <-> o —¹ > o ,·» limitující clen, οεροτ, ze ετ.-λτιο; ože být proveden ale také jako při odpovídajícím Gate-S *urce-r.apětí pňL přepětích proud nejdříve omezí ne předem určenou hodnotu a při odpovídajícím průběžně se snižujícím Gate-Source-na pěti klesne proud na nulu. Střídáš se může všeobecně ooužít k tomu, že se v oracovní oblasti nezávisle na námětí U nastaví určitý mrouc 1.

Claims (2)

1. , .a · rt h rt r. o oz.

   věna antisé sou vsáv cca

   1. Svídač, který pracuje iovvmi o cl cvočíčov.vmi oblastmi, které řeny vysílačem elektronů, kolektore?¹, elektronů a eletrcccu řídicí tok elektronů a ε charakteristikami,ja· é mají TBls, s technologicky vázanou vnitřní Body di· dou, vy ztačující se tím, že první polovodičová oblast 1; 2), která je provozována v propustném směru, ate-Source-r.apětí (6; 7), které j tanoví omezení proudu stříd?

   ma v

   ze je zvoleno tak, lače na předem zadanou pev.ou hodnotu s přičemž C-ate-Source-r.apětí druhé' polovo.ičové oblasti (2; 1), inverzní pro ozu a předem zadaná hodnota proudu střídače první olovodičové oblasti (1; 2), jsou zvoleny tak, á polovodičová oblast (2; 1) oři _χ Z Z cv;.^- úbytek n.aoeti že drutomto proudu má ta ze oer.o aor·

   1 00.
2. 2. Střídač podle nároku 1, vyznačující se tam,že polovodičové oblasti (1; 2) jsou vytvořeny z karbidu křemičitého (SiC).

   ?. Střída.“ podle nároku 2, polovodičové oblasti (1; 2) jo čiou.

   vznačující se tam, že vytvořeny v makroff p cl o'.^- o kretr.í

   Střídač podle nároku čové oblasti (1, 2) j , vyznačujíc' se tím, že c-u vytvořeny jako dis -