Modelling of power PiN diode under surge current conditions

• Autorzy: Nowak J. , Bakowski M. , Lisik Z.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie diody mocy PiN w warunkach nieizotermicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Fast recovery silicon power diodes, having radiation induced recombination centres, operating under forward bias at large current densities and high temperatures, have been studied in a detailed way, both experimentally and with the help of device simulation Medici package. Comparing the dynamic I-V characteristics with the results of numerical simulations performed using the exact physical models of the diode and the experimental set-up should allow validation of the models including parameters of the recombination states introduced by irradiation. This comparison is possible only when all the specific features of the measurement set-up are taken into account in the simulations. Therefore, it is necessary to define the electro-thermal numerical model of the diode under investigations combined with the electro-thermal model of the experimental set-up as the boundary condition for Medici simulations. The evaluation of this electro-thermal model of the diode under experiment is presented. The main issue is to define the thermal boundary conditions. Using them, one can verify the calibration of the IR detector signal vs. temperature. This is especially important since no direct calibration is possible.

PL

Dioda mocy PiN jest kluczowym przyrządem półprzewodnikowym w większości nowoczesnych układów mocy. Jedną z metod pozwalającą na poprawienie własności dynamicznych diody mocy jest zaawansowane modelowanie czasu życia po przez zastosowanie promieniowania elektronami bądź helem. Celem pracy jest opracowanie odpowiedniego modelu numerycznego diody mocy PiN pozwalającego na ocenę własności centrów rekombinacyjnych wytworzonych z użyciem promieniowania elektronami i helem. W pracy w szczególności uwzględniono wpływu termicznych warunków brzegowych oraz zależność czasu życia nośników od temperatury na poprawność wyników uzyskiwanych w trakcie symulacji. Zaproponowany model obejmuje numeryczny model diody mocy PiN oraz elektro-termiczny model ..sample holdera" - kluczowego elementem układu pomiarowego, mającego istotny wpływ na uzyskane wyniki eksperymentalne. Uzyskane wynik eksperymentalne ukazują znaczący wpływ zastosowanego promieniowania na charakterystykę diody. Porównanie eksperymentalnych charakterystyk IV z wynikami symulacji numerycznych pozwala między innymi na ocenę poprawności zastosowanych modeli rekombinacyjnych. Jako narzędzie symulacyjne wybrano pakiet Medici.

Słowa kluczowe

PL

dioda PIN; przyrządy półprzewodnikowe mocy

• Wydawca: Politechnika Łódzka, Instytut Elektroniki
• Czasopismo: Elektronika : prace naukowe
• Rocznik: 2005
• Tom: nr 10
• Strony: 63--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz.

Twórcy

autor

Nowak J.

• Politechnika Łódzka, Instytut Elektroniki ul. Stefanowskiego 18/22, 90-924 Łódź tel. [phone]

autor

Bakowski M.

• ACREO AB, Electrum 236, SE-164 40Kista, Sweden, tel. [phone]

autor

Lisik Z.

• Politechnika Łódzka, Instytut Elektroniki ul. Stefanowskiego 18/22, 90-924 Łódź tel. [phone]

Bibliografia

• [1] J. Nowak, "Modelling of diodes under surge current conditions - influence of thermal boundary conditions and lifetime models", Master of Science Thesis in Solid State Electronics, ELE/FTE/2003-5, KTH, Royal Institute of Technology, Stockholm, June (2003).
• [2] L. M. Hillkirk, "Thermal Phenomena in Si Power Diodes Operating Under Dynamic Conditions", ISRN KTH/FTE/FR-00/05-SE, KTH, Royal Institute of Technology, Department of Electronics, Stockholm, (2000).
• [3] Medici User's manual, version 4.1 (including advanced application modules), AVANT! Corporation, TCAD Business Unit, (1998).
• [4] Ansys User's manual, http://www.ansys.com.
• [5] B. J. Baliga, E. Sun "Comparison of Gold, Platinum and Electron Irradiation for Controlling Lifetime in Power Rectifiers", IEEE transaction on Electron Devices, Vol. ED-24 NO. 6, pp. 686-688, June, (1977).
• [6] A. Yahata, Y. Yamaguchi, A. Nakagawa, H. Ohashi, "New Method of Carrier Lifetime Measurment for Accurate Power Device Simulation", Power Semiconductor Devices and ICs, 1991, ISPSD '91, Proceedings of the 3rd International Symposium on 22-24 April, pp. 171 -175, (1991).
• [7] Dr. Josef Lutz, SEMIKRON Elektronik GmbH.