Efekty termiczne w procesie modelowania półprzewodnikowych elementów mocy

• Autorzy: Zarębski J.

Warianty tytułu

EN

The thermal phenomena in the process of the semiconductor power devices modelling

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca poświęcona jest problematyce modelowania półprzewodnikowych elementów mocy z uwzględnieniem temperatury, w szczególności zaś temperatury wnętrza elementu wynikającej z samonagrzewania i wzajemnych oddziaływań termicznych między elementami, np.: w scalonym układzie mocy. Omówiono wpływ temperatury na podstawowe parametry materiałów półprzewodnikowych. Przedstawiono wady i zalety izotermicznych modeli i makromodeli elementów mocy dostępnych w programie SPICE. Podano zasady formułowania elektrotermicznych makromodeli elementów półprzewodnikowych, a rozważania teoretyczne zilustrowano przykładami nieizotermicznych charakterystyk wybranych elementów mocy.

EN

The paper deals with the problem of the modelling of the semiconductor power devices with the thermal phenomena, such as the selfheating and the mutual thermal interactions, taken into account. It should be underlined that this second phenomenon occurs in the case when a few devices are situated in the same integrated circuit or on the same heatsink. In the paper the temperature influence on the fundamental parameters of semiconductor materials are discussed. The advantages and disadvantages of the isothermal models and macromodels of the power devices available in the SPICE - software are presented. Moreover, some rules of the construction of the so called - electrothermal macromodels of devices are described. The theoretical considerations are illustrated by means of some examples of the nonisothermal characteristics of the selected power devices.

Słowa kluczowe

PL

SPICE; proces modelowania; efekt termiczny

EN

SPICE; process of modeling; thermal effects

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2001
• Tom: Vol. 42, nr 4
• Strony: 17--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., wykr.

Twórcy

autor

Zarębski J.

• Katerda Radioelektroniki Morskiej, Wyższa Szkoła Morska, Gdynia

Bibliografia

• 1. S. Januszewski: Perspektywy rozwoju energetycznej techniki półprzewodnikowej, Elektronika nr 2/94, s. 3.
• 2. Z. Lisik: Rozwój konstrukcji tranzystorów IGBT, Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji, 1996, 42, z. 2, s. 207.
• 3. B. J. Baliga: Trends in Power Semiconductor Devices, IEEE Transactions On Electron Devices, Vol. 43, No. 10, October 1996, p. 1717.
• 4. D. Grant. Power Semiconductor Devices Continuous Development, Microelectronics Journal 27 (1996), p. 161.
• 5. S. Januszewski, K Zymmer. Osiągnięcia i prognozy rozwoju do- tyczące dyskretnych półprzewodnikowych przyrządów mocy i modułów energoelektronicznych, Sympozjum Podstawowe Problemy Energoelektroniki i Elektromechaniki, Ustroń, 1997, s. 63.
• 6. K. M. Thomas, B. Baclund, O. Toker, B. Thorvaldsson: The Bidirectional Control Thyristor (BCT), PCIM'98 - Power Conversion, Nürnberg 1998, p. 369.
• 7. The Design Center, Analysis-Reference Manual Version 5.1, MicroSim Corp., 1992.
• 8. J. Zarębski., K. Górecki: Problem doboru wartości prądu pomia-rowego przy wyznaczaniu rezystancji termicznej tranzystora Dar- lingtona mocy metodą Rubina. Metrologia i Systemy Pomiarowe, t. 6, z. 3, 1999, s. 205.
• 9. J. Zarębski: Modelowanie, symulacja i pomiary przebiegów elektrotermicznych w elementach półprzewodnikowych i układach elektronicznych, Prace Naukowe Wyższej Szkoły Morskiej w Gdyni, Gdynia 1996,
• 10. E. Schurack, T. Latzel, W. Rupp, A. Gotwald: Nonlinear Effects in Transistors Caused by Thermal Power Feedback Simulation and Modeling in SPICE. IEEE Int. Symp. on Circuits and Systems -ISCAS'92, San Diego 1992, p. 879.
• 11. W. Janke, W. Kalman, Z. Lata: Zastosowanie programu SPICE do symulacji układów elektronicznych w warunkach nieizoter- micznych. XV Sympozjum z Podstaw Elektrotechniki i Teorii Ob- wodów, Wisła 1992, s. 383.
• 12. H. Mitlehner et al.: Proc. of 1998 Symp. On Power Semiconductor Dev. & ICS, Kyoto, June 1998, p. 127
• 13. M. Bakowski, Ch. Harris: Silicon Carbride - New High-Temperature Material for Microelectronics, Microtherm'98, p. 103.
• 14. K. Shenai, R. Scott, B. J. Baliga: Optimum Semiconductors for High-Power Electronics, IEEE Transaction on Electron Devices, vol. 36, No 9, September 1989, p. 1811.
• 15. J. Zarębski, S. Bieniecki, K. Górecki: Analiza półmostkowej prze twornicy rezonansowej za pomocą programu SPICE. XXIV Mię- dzynarodowa Konferencja z Podstaw Elektrotechniki i Teorii Obwodów IC-SPETO'2000, Ustroń, 2000, p. 301.
• 16. W. J. Stepowicz. Nieizotermiczne charakterystyki prądowo-napięciowe wybranych elementów półprzewodnikowych. Zesz. Nauk. Polit. Gdańskiej, nr 373, Elektronika LVI, Gdańsk 1984.
• 17. W. Janke: Modele elektrotermiczne elementów półprzewodnikowych. Zesz. Nauk. Polit. Gdańskiej, nr 374, Elektronika LVII, 1984.
• 18. A. Nowakowski: Badanie procesów termicznych w przyrządach półprzewodnikowych. Zesz. Nauk. Polit. Gdańskiej, Elektronika LX, nr 389, 1984.
• 19. J. Zarębski, K. Górecki: D.C. Electrothermal Hybrid Model of P-N Diode for SPICE, IEEE International Symposium on Circuits and Systems ISCAS'97, Hong Kong 1997, Vol. III, p. 1612. 20. Z. Lisik: Modelowanie cieplnych, elektrycznych i elektrotermicznych własności przyrządów półprzewodnikowych mocy. Zesz. Nauk. nr 645, z. 168, Polit. Łódzka, 1992.
• 21. J. Zarębski, P. Jasicki, C. T. Vingh: Wyznaczanie nieizotermicznych charakterystyk statycznych tranzystorów MOS mocy z wy- korzystaniem programu SPICE. IV Konferencja Naukowo-Techniczna Zastosowanie Komputerów w Elektrotechnice ZKWE'99, Poznań 1999, s. 361.
• 22. A. R. Hefner, D. L. Blackburn: Simulating the Dynamic Electro- thermal Behaviour of Power Electronic Circuits and Systems. IEEE Trans. on Power Electr., Vol. 8, No. 4, Oct. 1993, p. 376. 23. W. Petegem et al.: Electrothermal Simulation and Design of Integrated Circuits. IEEE J. of Sol.-St. Circ., Vol. 29, No. 2, Febr. 1994, p. 143.
• 24. A. Napieralski: Komputerowe projektowanie układów półprzewodnikowych mocy ze szczególnym uwzględnieniem ich właściwości termicznych. Zesz. Nauk. Polit. Łódzkiej, 1988, nr 562. 25. K. Górecki: Elektrotermiczny makromodel tranzystora Darlingto- na do analizy układów elektronicznych. Praca doktorska, Politechnika Gdańska, 1999.
• 26. K. Zamłyński, J. Ogrodzki: Efficient Algotithm for Electrothermal Simulation of IC's. XVI Nat. Conf. Circuit Theory and Electronic Circuits, Kołobrzeg 1993, Vol. 1, p. 309.