Výkonové polovodičové součástky

Předmět je náhradou za:

Výkonové polovodičové systémy (D13VPS)

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra elektrotechnologie

Anotace:

Výkonové polovodičové součástky bipolární (diody s p-n přechodem, tranzistory, tyristory), unipolární (MOSFET), a kombinované (IGBT). Vysokofrekvenční (rf) výkonové tranzistory (CoolMOS, LDMOS, HBT). Schottkyho diody. Integrované obvody - hybridní (moduly) a monolitická integrace (BiCMOS). Materiály pro výkonovépolovodičové součástky (Si, SiC, GaAs). Fyzikální princip činnosti výkonových polovodičových součástek, struktura, charakteristiky a parametry. Chlazení výkonových polovodičových součástek. Topologie základních obvodů. Podmínky pro spolehlivý provoz.

Požadavky:

Student musí získat nejprve zápočet, aby byl připuštěn ke zkoušce

Osnova přednášek:

1.Úvod do problematiky. Základní fyzikální principy.

2.Polovodiče pro VPS (Si, GaAs, SiC) a jejich parametry.

3.Výkonové diody P-I-N. Aplikačně specifické diody s rychlou komutací.

4.Schottkyho diody. Kombinované diody.

5.BJT. Tyristor.

6.Moderní součástky tyristorového typu (GTO, IGCT, LTT).

7.Výkonový MOSFET.

8.Superpřechod. CoolMOS.

9.IGBT. PT a NPT struktury.

10.Simulace a návrh VPS. Principy a nástroje.

11.Výkonové součástky pro GHz frekvence. RF LDMOS. HJT

12.Výkonové integrované obvody. Hybridní integrace - moduly (PIC, IPM).

13.Monolitická integrace - BiCMOS (SMARTMOS, BCD, apod.).

14.Chlazení a proudová zatížitelnost součástek. Podmínky spolehlivého provozu ve výkonových měničích.

Osnova cvičení:

1. Organizace cvičení, bezpečnost v laboratoři, výklad I. bloku úloh.

2. Měření teplotní závislosti závěrných a blokovacích charakteristik diod

a tyristorů.

3. Měření teplotní závislosti propustných charakteristik diod a

tyristorů.

4. Měření dynamických procesů při závěrném zotavení diod.

5. Měření dynamických parametrů tranzistorů.

6. Výklad II. bloku úloh.

7. Měření teplotní závislosti charakteristik výkonových tranzistorů,MOSFET a IGBT.

8. Měření přechodných dějů při spínání a vypínání polovodičových

součástek.

9. Měření transientní tepelné impedance součástek a chladičů.

10. Simulace P-I-N diody pomocí programu DIMOWIN.

11. Simulace obvodových parametrů MOSFETu pomocí programu Spice.

12. Tepelný model výkonové diody a dimenzování chlazení pomocí programu

Matlab.

13. Proudová zatížitelnost výkonových součástek - výpočty

14. Kontrola sešitů, protokolů změření, zápočet.

Cíle studia:

Studijní materiály:

1.Benda, V., Papež, V. Komponenty výkonové elektrotechniky, ČVUT Praha, 2006 2.Benda, V., Gowar, J., Grant, G. A. Power Semiconductor Devices. Chichester: J.Wiley & Sons. 1999

3.Baliga, J. Power Semiconductor Devices. Boston: PWS Publishing Company.1995

4.Vobecký, J., Záhlava, V. Elektronika - součástky a obvody, principy a příklady. Praha: Grada. 2000

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Elektronika - elektronika a fotonika- strukturované studium (povinný předmět)