WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK DIODY SCHOTTKY’EGO
Z WĘGLIKA KRZEMU Z WYKORZYSTANIEM
MODELU ELEKTROTERMICZNEGO
W artykule przedstawiono sformułowany dla programu SPICE elektrotermiczny model diody Schottky’ego mocy z węglika krzemu. Model zweryfikowano eksperymentalnie oraz oceniono jego przydatność w modelowaniu charakterystyk komercyjnie dostępnych nowych diod z węglika krzemu. Badania eksperymentalne i symulacyjne przeprowadzono dla diody STPSC806D oferowanej na rynku od roku 2009.
Słowa kluczowe: dioda Schottky’ego mocy, węglik krzemu, model elektrotermiczny.
WPROWADZENIE
Czynnikiem, który istotnie kształtuje właściwości diod Schottky’ego mocy z węglika krzemu (SiC), jest temperatura [1]. Wpływ temperatury otoczenia równej temperaturze wnętrza elementu jest uwzględniany w tzw. modelach izotermicz-nych [3]. Modele takie pozwalają na wyznaczenie charakterystyk izotermiczizotermicz-nych. Ponadto ważnym zjawiskiem występującym w elementach półprzewodnikowych, szczególnie elementach mocy, jest samonagrzewanie, wynikające z zamiany ener-gii elektrycznej, wydzielanej w elemencie, na ciepło przy nieidealnych warunkach chłodzenia. Prowadzi ono do nadwyżki temperatury wnętrza diody ponad tempera-turę otoczenia. Samonagrzewanie uwzględniane jest w tzw. modelach elektroter-micznych (ETM) [3]. Modele te stanowią syntezę elektrycznego modelu izoter-micznego o parametrach zależnych od temperatury wnętrza elementu, modelu termicznego, który wiąże moc wydzielaną w elemencie z temperaturą jego wnętrza i modelu mocy opisującego zależność wydzielanej mocy od prądów i napięć zacis-kowych elementu oraz umożliwiają wyznaczenie tzw. charakterystyk nieizoter-micznych. Na kształt tych charakterystyk wpływają parametry termiczne: przej-ściowa impedancja termiczna oraz rezystancja termiczna.
Ocena właściwości diod Schottky’ego zawierających złącze metal-półprze-wodnik może być przeprowadzona na podstawie wyników symulacji kompute-rowych z wykorzystaniem wiarygodnego i zweryfikowanego eksperymentalnie ETM. Programem umożliwiającym analizę elementów i układów elektronicznych jest SPICE. Dla tego programu autorzy opracowali elektrotermiczny model diody
Schottky’ego mocy SiC, opisany m.in. w pracach [1, 4], pozwalający wiernie mo-delować charakterystyki pierwszych diod z węglika krzemu oferowanych komer-cyjnie przez firmy Infineon Technologies oraz Cree Research. Należy podkreślić, iż na rynek wprowadzane są nowe typy diod Schottky’ego SiC. Wśród producen-tów, którzy oferują obecnie diody Schottky’ego z węglika krzemu, należy wymie-nić również SemiSouth, Semelab, GeneSiC Semiconductor, Rohm Semiconductor oraz STMicroelectronics. Firmy te nie udostępniają jednak własnych modeli dedy-kowanych dla tych elementów, dlatego też zachodzi potrzeba oceny przydatności modelu autorskiego dla nowych typów diod Schottky’ego z węglika krzemu.
W pracy przedstawiono elektrotermiczny model diody Schottky’ego SiC mo-cy oraz dokonano oceny jego dokładności. Do badań wybrano diodę STPSC806D oferowaną od 2009 roku przez firmę STMicroelectronics [5]. Ocenę przydatności modelu przeprowadzono poprzez porównanie uzyskanych z wykorzystaniem mo-delu wyników symulacji z wynikami pomiarów charakterystyk statycznych i dy-namicznych badanej diody Schottky’ego.
1. POSTAĆ MODELU
Reprezentację obwodową opracowanego modelu przedstawiono na rysunku 1. Model składa się z modelu elektrycznego (ME) obejmującego model pojemności złączowej (MPZ), modelu termicznego (MT) i modelu mocy wydzielanej w dio-dzie (MM). K A VIGD IGD GD IGP GJCT IGJCT ERS UCJ UC1 MID TJ MIGP TA VIGP ERTH VTA ECJ CCJ RCJ u(UC1) u(A,MID) ME MT IGP TJ MIGP TA VIGP VTA R1 R2 Rn C1 C2 Cn GP VIGJCT MPZ MM MM GP AS ASP
Rys. 1. Reprezentacja obwodowa modelu elektrotermicznego diody Schottky’ego mocy z węglika krzemu
Fig. 1. Network form of the electrothermal model of the silicon carbide power Schottky diode
Model elektryczny zawiera pięć zasadniczych elementów: • sterowane źródło prądowe GD, które opisuje prąd diody,
• sterowane źródło prądowe GJCT opisujące prąd płynący przez pojemność złą-czową diody,
• sterowane źródło napięciowe ERS, które modeluje rezystancję szeregową, • dwa niezależne źródła napięciowe VIGD i VIGJCT o wartościach napięcia
równych zeru, które pełnią funkcję mierników prądu w poszczególnych gałę-ziach obwodu.
Należy zaznaczyć, że pojemność złączowa diody jest modelowana przez układ różniczkowy, wykorzystujący źródło napięcia ECJ, rezystancję RCJ oraz pojem-ność CCJ. Wartość temperatury otoczenia jest ustalana przez źródło napięciowe VTA.
Wartość prądu źródła GD opisuje zależność:
(
( ) ( ) ( ))
( )) (
GD u,Tj ID u,Tj KLOW u,Tj IGEN u,Tj IBR u,Tj
I = ⋅ + − (1)
gdzie:
Tj – temperatura wnętrza, przy czym dla warunków izotermicznych równa jest
temperaturze otoczenia,
u – napięcie pomiędzy węzłami A oraz MID, ID – prąd emisji termojonowej,
KLOW – zjawisko obniżenia bariery złącza (Schottky barrier lowering effect), IGEN – prąd generacyjny dla polaryzacji wstecznej,
IBR – prąd lawinowy w obszarze przebicia diody. Wartość prądu ID jest wyrażona przez formułę: ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ − ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ − ⋅ ⋅ ⋅ = 1 ) ( exp ) ( j j d j R j u,T N T k u q T B T A S u,T ID (2) skąd k q B= ⋅φB (3) gdzie: S – powierzchnia złącza, AR – stała Richardsona, d – współczynnik temperaturowy,
B – stała proporcjonalna do wysokości bariery złącza φB, q – ładunek elektronu,
k – stała Boltzmanna.
Z kolei współczynnik emisji N(u,Tj) jest opisany przez:
⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − ⋅ + − ⋅ + ⋅ = < ≥ 0 dla 0 dla 2 ) ( 2 ) ( 1 1 ) ( u u NR T T TNF T T TNF NF u,T N j O O j j (4)
gdzie:
NF – parametr dla polaryzacji diody w kierunku przewodzenia, TNF1, TNF2 – współczynniki temperaturowe parametru NF,
NR – występuje w opisie diody spolaryzowanej w kierunku zaporowym, TO – temperatura odniesienia.
Zjawisko obniżenia wysokości bariery potencjału złącza wpływające na cha-rakterystyki diody przy polaryzacji zaporowej, reprezentowane przez KLOW, jest opisane wzorem: ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅ = j p SCH j T u k u,T KLOW( ) exp 4 (5)
gdzie kSCH oraz p są parametrami modelu.
Dla napięć dodatnich KLOW przyjmuje wartość równą jedności.
Prąd generacyjny IGEN występujący w zależności (1) jest składnikiem prądu diody w zakresie polaryzacji wstecznej diod Schottky’ego mocy wykonanych z węglika krzemu. Prąd IGEN w zaproponowanym modelu jest opisany wzorem:
(
)
⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ − ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ − ⋅ ⋅ + ⋅ = 1 ) ( exp exp 1 ) ( 12 j j j g j j u,T N T k u q T BGEN T V u KGEN u,T IGEN (6) gdzie:KGEN – parametr prądu generacyjnego, g – potęgowy wykładnik temperatury,
BGEN – parametr odpowiadający wysokości bariery potencjału złącza dla prądu ge-neracyjnego.
W celu zamodelowania charakterystyki i(u) diody Schottky’ego w zakresie przebicia, w opisie charakterystyk wstecznych wykorzystano dodatkowy składnik prądu opisany zależnością:
(
)
⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⋅ ⋅ ⋅ − − ⋅ = ) ( ) ( exp ) ( j j j j T NBRV T k q u T BRV IB u,T IBR K (7) gdzie:IB – parametr modelu oznaczający wartość prądu dla napięcia przebicia diody, BRV(Tj) – temperaturowa zależność napięcia przebicia diody,
NBRV(Tj) – temperaturowa zależność modelująca twardość charakterystyk w zakresie
przebicia.
Temperaturowa zależność napięcia przebicia od temperatury BRV(Tj) jest
opi-sana formułą:
(
1 ( ))
) (Tj BRVV TBRVV Tj TO BRV = ⋅ + ⋅ − (8) gdzie:BRVV – wartość napięcia przebicia diody określona dla prądu IB w temperaturze odniesienia TO,
Zależność NBRV(Tj) określa empiryczny wzór o postaci:
(
1 ( ))
)
(Tj NBR TNBR Tj TO
NBRV = ⋅ + ⋅ − (9)
gdzie NBR jest parametrem, natomiast TNBR jest jego współczynnikiem temperaturowym. Sterowane źródło napięciowe ERS modeluje wpływ rezystancji szeregowej na charakterystyki diody. Wartość napięcia tego źródła opisuje wzór:
(
)
(
1 1 ( ) 2 ( )2)
) ( O j O j VIGD j VIGD ERS T T TRS T T TRS RSW I T RS I U − ⋅ + − ⋅ + ⋅ ⋅ = ⋅ = (10) gdzie:IVIGD – prąd przepływający przez źródło napięciowe VIGD,
RS(Tj) – zależność rezystancji szeregowej diody od temperatury, w której RSW repre-zentuje rezystancję szeregową diody dla temperatury odniesienia, natomiast TRS1 i TRS2 są współczynnikami temperaturowymi.
W modelu pojemności złączowej prąd źródła GJCT jest wyrażony zależnością:
⎪ ⎪ ⎪ ⎩ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ ⎧ ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ > ⋅ ≤ < ≤ VJW FC u VJW FC u u dt du u,T CJAPPROX dt du u,T CJFOR dt du u,T CJREV u,T I j j j j GJCT dla 0 dla 0 dla ) ( ) ( ) ( ) ( (11) gdzie:
CJREV – pojemność złączowa diody spolaryzowanej w kierunku zaporowym, CJFOR – pojemność złączowa dla polaryzacji diody w kierunku przewodzenia
w zakresie napięcia od wartości 0 do wartości proporcjonalnej do ilo-czynu parametrów FC i VJW,
CJAPPROX – linearyzuje pojemność dla wartości napięcia większego od iloczynu parametrów FC i VJW, które oznaczają odpowiednio współczynnik li-nearyzacji pojemności złączowej oraz potencjał wbudowany.
Pojemność CJREV opisuje wzór:
MC j j j CJS T LIMITVJu,T,BRVV u,T CJREV − ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + − ⋅ = 1 ) ( ) 0 ( ) ( 0 ) ( (12) gdzie:
CJS0(Tj) – temperaturowa zależność pojemności złączowej dla zerowej polaryzacji złącza,
VJ(Tj) – temperaturowa zależność potencjału wbudowanego,
MC – parametr modelu.
Wyrażenie LIMIT występujące we wzorze (12) jest standardową funkcją ograniczającą stosowaną w programie SPICE.
Temperaturowa zależność CJS0(Tj) jest z kolei wyrażona empirycznym wzo-rem o postaci:
(
1 0 ( ))
0 ) ( 0Tj CJ TCJ Tj TO CJS = ⋅ + ⋅ − (13) gdzie:CJ0 – pojemność złączowa diody przy zerowej polaryzacji złącza w temperaturze odniesienia,
TCJ0 – temperaturowy współczynnik zmian rozważanej pojemności. Temperaturowa zależność VJ(Tj) jest opisana formułą:
q k B T T q k B T T U T T VJW T VJ O j O j T O j j ⎟+ ⋅ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅ ⋅ − ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⋅ ⋅ − ⋅ = 3 ln ) ( (14)
gdzie UT jest potencjałem termicznym.
Pojemności CJFOR i CJAPPROX występujące we wzorze (11) są opisane za-leżnościami: MC j j j CJS T VJuT u,T CJFOR − ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ − ⋅ = ) ( 1 ) ( 0 ) ( (15) oraz
(
)
( )(
)
⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ − ⋅ + + ⋅ ⋅ − ⋅ = − + ) ( 1 1 1 ) ( 0 ) ( 1 j MC j j CJ T FC FC MC VJMCTu u,T CJAPPROX (16)Model termiczny z rysunku 1 obejmuje model do analizy stałoprądowej (AS) oraz do analizy stanów przejściowych (ASP). Model AS składa się z trzech ele-mentów: sterowanego źródła napięciowego ERTH modelującego rezystancję ter-miczną diody oraz dwóch niezależnych źródeł napięciowych VIGP i VTA, z których pierwsze o napięciu równym zeru pełni rolę miernika mocy wydzielanej w diodzie, natomiast drugie źródło pozwala ustalić wartość temperatury otoczenia (wartość potencjału w punkcie TA). Wartość temperatury wnętrza diody pobierana do obliczeń przez model elektryczny jest uzyskiwana w węźle TJ.
Zadaniem sterowanego źródła napięciowego ERTH jest modelowanie przy-rostu temperatury wnętrza, wynikającego z istnienia rezystancji termicznej diody pomiędzy złączem i otoczeniem. Napięcie tego źródła uwzględnia wpływ mocy wydzielanej w elemencie oraz temperatury otoczenia na wartość rezystancji ter-micznej, zgodnie ze wzorem:
(
)
(
)
⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛− ⋅ − ⋅ + ⋅ + ⋅ = β I T T k α RTH I U VIGP O a α VIGP ERTH 1 exp (17) gdzie:IVIGP – prąd płynący przez źródło VIGP, o wartości odpowiadającej mocy
RTH – parametr modelu reprezentujący graniczną minimalną wartość rezystancji termicznej diody pomiędzy wnętrzem i otoczeniem dla określonych warun-ków odprowadzania ciepła z elementu,
α – parametr zależny od temperatury otoczenia Ta, kα – temperaturowy współczynnik zmian parametru α,
β – korekcyjny parametr modelu.
Postać równania opisanego wzorem (17) opracowano na podstawie wyników badań eksperymentalnych rezystancji termicznej uzyskanych w specjalnym syste-mie pomiarowym [1].
Z kolei w modelu ASP właściwości termiczne diody są modelowane ana-logiem przejściowej impedancji termicznej w postaci łańcucha Fostera zbudowa-nego z elementów RC. Sposób wyznaczania tych elementów z wykorzystaniem po-mierzonych przebiegów przejściowej impedancji termicznej opisano w pracy [2].
Model mocy wydzielanej w diodzie Schottky’ego reprezentuje źródło prądo-we GP. Prąd tego źródła uzależniony jest od rodzaju analizy (stałoprądowa (sta-tyczna) dla czasu t = 0; dynamiczna dla czasu t > 0) i jest określony wzorem:
(
)
⎩ ⎨ ⎧ ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = > = 0 dla 0 dla ) ( ) ( ) ( ) ( t t MID,K u I A,K u I γ A,K u I γ u,T I VIGJCT VIGD VIGD j GP (18) gdzie:γ – parametr modelu decydujący o rodzaju uzyskiwanych charakterystyk, przyjmują-cy dwie wartości: 1 – dla charakterystyk nieizotermicznych oraz 0 – dla charakte-rystyk izotermicznych,
u(A,K) – napięcie pomiędzy węzłami A i K, u(MID,K) – napięcie pomiędzy węzłami MID i K,
natomiast prąd IVIGD oraz prąd IVIGJCT reprezentują kolejno wartości prądów
mierzo-nych przez źródła napięciowe VIGD oraz VIGJCT.
2. WYNIKI POMIARÓW I SYMULACJI
Przedstawiony w rozdziale 1 model diody Schottky’ego SiC mocy zweryfiko-wano doświadczalnie dla diody SiC STPSC806D produkowanej przez firmę STMicroelectronics. W celu weryfikacji, na rysunkach 2–6 porównano uzyskane wyniki symulacji (linie ciągłe) wybranych charakterystyk statycznych izoter-micznych i nieizoterizoter-micznych, a także charakterystyk dynaizoter-micznych izotermicz-nych badanej diody z uzyskanymi wynikami pomiarów (punkty). W symulacjach stosowano wartości parametrów modelu zebrane w tabeli 1, wyznaczone według procedur przedstawionych w pracy [1].
Tabela 1. Wartości parametrów ETM dla diody STPSC806D
tytuł w j. angielskim!!!
Parametr Wartość Parametr Wartość
B [K] 12900 TNF2 [K–2] 1,64⋅10–6 S [cm2] 0,0016 d 2 AR [A/cm2 ⋅ K2] 146 g 1,5 RSW [mΩ] 61,7 TBRVV [K–1] -0,0015 NF 1,059 TNBR [K–1] -0,0023 BRVV [V] 610 TCJO [K–1] 85⋅10–5 NR 100 CJ0 [pF] 459 kSCH [K/Vp/4] 90 VJW [V] 1,11 p 2 FC 0,5 BGEN [K] 1500 MC 0,46 KGEN [A/V½ ⋅ Kg] 1,5⋅10–12 RTH [K/W] 45 IB [A] 3⋅10–6 α [K/W] 18 NBR 2700 kα [K-1] -0,0048 TRS1 [K–1] 2,59⋅10–3 β [W] 2 TRS2 [K–2] 2,55⋅10–5 TNF1 [K–1] –5,29⋅10–4 TO [K] 299
Na rysunku 2 przedstawiono wyniki pomiarów i symulacji charakterystyk izo-termicznych, a także charakterystyki katalogowe (linie przerywane) badanej diody, odpowiadające polaryzacji w kierunku przewodzenia. Jak widać, uzyskano bardzo dobrą zgodność charakterystyk obliczonych oraz charakterystyk zmierzonych.
0 1 2 3 4 5 6 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 UF [V] IF [A ] Ta = 26°C Ta = 99°C Ta = 175°C STPSC806D pomiary symulacje katalog
Rys. 2. Izotermiczne charakterystyki statyczne diody spolaryzowanej w kierunku przewodzenia
Z kolei na rysunku 3a) pokazano charakterystyki nieizotermiczne odpowia-dające polaryzacji diody bez radiatora (obudowa TO220) w kierunku przewo-dzenia. W przypadku pomiarów charakterystyki uzyskano dla stanu termicznie ustalonego. W trakcie badań eksperymentalnych pomierzono również temperaturę obudowy badanej diody. Otrzymane wyniki pomiarów porównane z wynikami symulacji przedstawiono na rysunku 3b). W obliczeniach temperatury Tc diody
STPSC806D wykorzystano zależność:
Tc=TjS −PS⋅Rthj-c (19) gdzie:
TjS – temperatura wnętrza diody otrzymana z symulacji,
PS – obliczona w symulacjach moc wydzielona w diodzie,
Rthj-c – katalogowa rezystancja termiczna pomiędzy złączem i obudową elementu. Jak widać na rysunkach 3 i 4, uzyskano zarówno ilościową, jak i ilościową zgodność charakterystyk obliczonych oraz zmierzonych.
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0,4 0,6 0,8 1 1,2 UF[V] IF [A] Ta = 23°C Ta = 100°C Ta = 175°C STPSC806D pomiary symulacje 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 UF [V] TC [° C ] Ta = 23°C Ta = 100°C Ta = 175°C STPSC806D pomiary symulacje a) b)
Rys. 3. Nieizotermiczne charakterystyki diody spolaryzowanej w kierunku przewodzenia: a) zależność i(u), b) zależność temperatury obudowy od napięcia
Fig. 3. Non-isothermal characteristics of the forward-biased diode: a) current-voltage dependence i(u), b) case temperature versus voltage
Na rysunku 4 przedstawiono obliczone, zmierzone oraz katalogowe izoter-miczne charakterystyki diody spolaryzowanej w kierunku zaporowym. Zauważalne rozbieżności pomiędzy uzyskanymi charakterystykami występują głównie dla ma-łych wartości napięcia polaryzującego w temperaturze 19°C. Na uwagę zasługuje znaczna wytrzymałość napięciowa diody, która przekracza katalogową wartość równą 600 V. 1,E-10 1,E-09 1,E-08 1,E-07 1,E-06 1,E-05 1,E-04 1,E-03 0 100 200 300 400 500 600 700 800 UR [V] IR [A] Ta = 19°C Ta = 125°C Ta = 175°C STPSC806D pomiary symulacje katalog Ta = 25°C
Rys. 4. Izotermiczne charakterystyki diody spolaryzowanej zaporowo Fig. 4. Isothermal characteristics of the reverse-biased diode
Na kolejnych dwóch rysunkach przedstawiono charakterystyki opisujące dy-namiczne właściwości badanej diody Schottky’ego z węglika krzemu.
Rysunek 5 ilustruje zależność pojemności złączowej diody od ujemnego na-pięcia polaryzującego oraz wpływ temperatury otoczenia na tę pojemność. Na rysunku tym zamieszczono również charakterystykę katalogową.
140 190 240 290 340 390 440 490 540 0 2 4 6 8 10 12 UR [V] CJ0 [pF] Ta = 62°C Ta = 150°C STPSC806D pomiary symulacje katalog Ta = 25°C Ta = 19°C
Rys. 5. Zależność pojemności złączowej diody od napięcia Fig. 5. Dependence of the junction diode capacitance on reverse voltage
Natomiast rysunek 6 przedstawia izotermiczny przebieg prądu diody podczas jej wyłączania w dwóch różnych skrajnych temperaturach otoczenia. Wyniki po-miarów wykreślono linią ciągłą cienką. Jak widać na obu omawianych rysunkach, uzyskana zgodność charakterystyk otrzymanych sposobem eksperymentu oraz symulacji jest bardzo dobra.
-0,08 -0,06 -0,04 -0,02 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1
-1,0E-07 -5,0E-08 0,0E+00 5,0E-08 1,0E-07 1,5E-07
t [s] ID [A ] Ta = 20°C Ta = 150°C STPSC806D pomiary symulacje
Rys. 6. Czasowy izotermiczny przebieg prądu diody podczas jej wyłączania Fig. 6. Isothermal transient diode current waveform during turn-off the diode
UWAGI KOŃCOWE
W artykule przedstawiono opracowany przez autorów elektrotermiczny model diody Schottky’ego mocy wykonanej z węglika krzemu należącego do klasy tzw. półprzewodników wysokotemperaturowych, posiadających szeroką przerwę ener-getyczną. Zaproponowany model pozwala modelować zarówno właściwości elek-tryczne statyczne oraz dynamiczne, jak i właściwości termiczne rozważanych w pracy diod Schottky’ego SiC. W modelu uwzględniono m.in. zależność rezystancji termicznej od mocy wydzielanej w diodzie Schottky’ego oraz od temperatury oto-czenia. Jak pokazano w pracy, kształt charakterystyk statycznych diod z węglika krzemu silnie zależy od temperatury oraz zjawiska samonagrzewania. Natomiast w przypadku właściwości dynamicznych, takich jak np. odzyskiwanie zdolności za-worowych, wpływ temperatury jest pomijalnie mały.
LITERATURA
1. Dąbrowski J., Modelowanie diod Schottky’ego mocy z uwzględnieniem efektów termicznych, praca doktorska, Politechnika Łódzka, Łódź 2007.
2. Górecki K., Zarębski J., Estymacja parametrów modelu termicznego elementów półprzewodniko-wych, Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji, 2006, nr 3, s. 347–360.
3. Zarębski J., Modelowanie, symulacja i pomiary przebiegów elektrotermicznych w elementach półprzewodnikowych i układach elektronicznych, Prace Naukowe Wyższej Szkoły Morskiej w Gdyni, Gdynia 1996.
4. Zarębski J., Dąbrowski J., Non-isothermal Characteristics of SiC Power Schottky Diodes, Interna-tional Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion SPEEDAM, June 2008, Ischia, Italy, s. 1363–1367.
Strony internetowe:
5. http://www.st.com/internet/analog/product/247766.jsp.
EVALUATION OF USEFULNESS OF THE ELECTROTHERMAL MODEL OF THE SILICON CARBIDE POWER SCHOTTKY DIODE
IN MODELING OF NEW TYPES OF DIODES CONTAINING THE METAL-SEMICONDUCTOR JUNCTION
Summary
In the paper the electrothermal model of the SiC power Schottky diode is presented. The model was experimentally verified and its usefulness for modeling new types of commercially accessible silicon carbide diodes was evaluated. The research were performed for diode STPSC806D offered on the market since 2009.
