<Т,<1.4м

47eii

SUnilCK

ЛоЯстроик* частоты B,flBly F

ъшлм]

41S-4ia

Защитное /стройстКо - 4 цепи

Рис. 5.11. Схема N-тнального неразрушающего испытателя SOA мощного МДП транзистора на lOOOV, 50А.

при этом будет падать с относительно небольшой скоростью. Примерно несколько сотен наносекунд.

Если, однако, энергия всплеска, приложенная к DUT во время переключения, будет критичной, то полевой прибор войдет в область вторичного пробоя. Напряжение стока при этом спадет очень быстро за время порядка 10 ns. Затем сигнал от R-C цепи запустит датчик и немедленно подключит защитное устройство. При этом ток с испытуемого прибора немедленно переключится в цепь защиты и отведет ударную энергию от транзистора. Импульсный генератор также отключится до полного восстановления схемы.

Схема управляющей части

Схема управления для определения ОБР показана на рис. 5.11 и состоит из трех переключателей.

Дарлингтоновский транзистор Q1 используется как развязывающий элемент между КМОП элементами и

стоковой цепью и передает импульс в 15 В от управляющего генератора.

Положительный импульс напряжения генерируется транзистором 02 при положительном импульсе с генератора. При этом включается ОЗ, что обеспечивает включение DUT.

Обратное смещение обеспечивается дифференциальным входным импульсом с цепочки RICI. Отрицательный импульс при этом включает р-п-р Q4 и п-р-п Q5.

Отрицательный импульс, вырабатываемый RICI цепочкой порядка 10 fis. Время перехода от напряжения VQS(on) Vqs(off) составляет менее 200 ns.

Ключевой элемент в цепи стока используется как защитный прибор, прерывая ток .через индуктивность, если DUT коротко замкнут.

Эта цепь представлена двумя Дарлингтоновскими каскадами с нелинейным ограничителем (Q6 и Q7), рассчитанными на БОА. Нелинейные элементы (D3, D4, D5, D6) минимизированы по времени задержки вы-

ключения этих переключателей (по времени накопления).

Как только dut выключается, энергия, накопленная в индуктивности, рассеивается через два диода (д7 и Д8 - с высокой способностью по напряжению), источник ограничивающего напряжения и фильтра, а также диод Д9. Диоды Д10 и Д11 в цепи стока DUT используются для предотвращения обратного тока стока, образуемого в результате, если напряжение насыщения защитной цепи ниже, чем напряжение вторичного .пробоя паразитного транзистора.

Наблюдение за током стока производится при помощи шунта, как показано. Дополнительно может быть использован чувствительный к току резистор R2. Кроме этого должна использоваться высокоскоростная техника.

Схема датчикгцепь защиты

RC дифференциатор используется для отличия нормального времени спада Vg от времени спада при вторичном пробое. Компоненты, образующие эту цепь, это: 1,0 kV конденсатор С2, постоянный резистор R3 и чувствительный датчик R4.

Оригинальным решением было бы запустить от этой цепи 25-амперный однооперационный тиристор, но его время включения порядка 600 ns вряд ли обеспечит надежную защиту DUT. Т.о. требуются очень быстрые защитные схемы. Это до-

стигается использованием включенного по схеме с общей базой п-р-п транзистора Q10 как усилителя сигнала датчика, с быстрым переключением дискретного моностабильного мультивибратора MV на транзисторах Q11 и Q12. Он вырабатывает импульс длительностью 25 fis, что достаточно для рассеивания энергии, накопленной в индуктивности, и управляет транзисторами Q13 и Q14. Диод Д12 используется для блокировки любых ложных импульсов от MV.

Защитная цепь состоит из 4 соединенных в параллель монолитных Дарлингтоновских транзисторов Q15-Q16, выбранных на напряжение Vceo более 1000 V.

Диод V13 и резистор R5 предотвращают возможно большие dV/dt всплески от ложных срабатываний в защитной схеме.

Импульсный генератор

Он собран на 2-х входовых элементах ИЛИ-НЕ. Период от 90 fis до 1,4 ms и ширина импульсов от 4,0 fiS до 180 fiS достигается в этой схеме.

Полная система

В полную систему входят еще две схемы:

1. Дополнительная схема защиты.

2. Светодиодный индикатор.

При уходе частоты на 15-20%. происходит включение Дарлингтоновского транзистора 08. При этом на-

1©йуност й-ноет дауктактныи тражфориатор

Рис. 5.12. Различные конфигурации соединения мош,ных МДП транзисторов, истзльзуюищх диоды сток-исток.

БвН:

czJT

регулировке didt

с1 регулировка i(pi{) V. Л

25 intrec)

Рис. 5.13а. Схема испытаний обратного восстановления и форма волны

Рис. 5.136. Схема испытаний включения диода и форма волны.

Схема

Разнополюсная Комплементарная упрощенного

ограничения

Схема Збойного ограничения

Схема испытания

Рис 5.14. Эволюция испытательной схемы индуктивного ограничения.

kikdeo

Рис. 5.15. Форма волны переключения нагрузки постоянного тока: а) идеализированная форма волны тока; 6) фрагмент волны, расширенной во времени.

чинает излучать светодиод LED DC 10% и включается транзистор Q9, который ограничивает эмитерный ток Q1. При этом эффективно ограничивается рассеивание энергии в управляемой схеме.

Характеристики диода сток-исток мощных

МДП-транзисторов

Для эффективной защиты МДП транзисторов при индуктивной нагрузке могут быть использованы снаб-беры и RC цепи.

Однако существует большое количество практиче ских схем, где ограничивающие свойстве диодов ключей непосредственно используются (рис. 5.12).

Характеристика переключения

Большинство полупроводниковых фирм для получе ния характеристик переключения используют схемы испытаний, приведенных на рис. 5.13а и 5.136.

Однако они имеют целый ряд недостатков. Один из них - специальное оборудование для выпрямителя.

На рис. 5.14 показано, как можно провести синтез реальной испытательной устаноаки из реальной схемы.

На рис. 5.15 показана диаграмма реальной коммутации токов с диодов на МДП прибор и обратно.

Нв рис. 5.16, 5.17 и 5.18 - осциллограммы этих процессов.

Схема испытаний

Схема испытаний, построенная по реальным процессам, представлена на рис. 5.19.

Результаты тестирования приведены на рис. 5.20 и в табл. 5.1.

На осциллограммах рис. 5.21 приведены сравнительные процессы в обычном выпрямительном диоде и диоде с быстрым восстановлением Сцискретные диоды).

На рис. 5.22, 5.23 - прямые вольтамперные характеристики дискретных диодов и диодов сток-исток мощных МДП транзисторов.