উচ্চ-ভোল্টেজ শক্তি সিস্টেমের জন্য উপযুক্ত ডায়োডগুলি কীভাবে নির্বাচন করবেন?

一, উচ্চ-ভোল্টেজ ডায়োডের প্রযুক্তিগত শ্রেণীবিভাগ এবং মূল বৈশিষ্ট্য
1. উপাদান এবং গঠন দ্বারা শ্রেণীবদ্ধ করুন
সিলিকন ভিত্তিক উচ্চ-ভোল্টেজ ডায়োড: মূলধারার পছন্দ, কয়েক হাজার ভোল্টের ভোল্টেজ সহ্য করে এবং একটি দীর্ঘ রিভার্স রিকভারি টাইম (মাইক্রোসেকেন্ড লেভেল), পাওয়ার ফ্রিকোয়েন্সি সংশোধনের জন্য উপযুক্ত।
সিলিকন কার্বাইড (SiC) উচ্চ-ভোল্টেজ ডায়োড: 3300V-এর বেশি ভোল্টেজ সহ্য করে, বিপরীত পুনরুদ্ধারের সময়টি ন্যানোসেকেন্ডে সংক্ষিপ্ত করা হয়, এবং চমৎকার উচ্চ-তাপমাত্রা কার্যকারিতা (জংশন তাপমাত্রা 200 ডিগ্রিতে পৌঁছতে পারে), উচ্চতার জন্য উপযুক্ত
গ্লাস প্যাসিভেটেড (GPP) ডায়োড: PN জংশনের পৃষ্ঠে একটি কাচের স্তর ফায়ার করার মাধ্যমে, 600V-1200V এর একটি সাধারণ ভোল্টেজ প্রতিরোধের সাথে ভোল্টেজের স্থায়িত্ব এবং আর্দ্রতা প্রতিরোধের উন্নতি করা হয়।
2. ফাংশন দ্বারা শ্রেণীবদ্ধ করুন
রেকটিফাইং ডায়োড: সর্বাধিক সংশোধন করা কারেন্ট (IF) এবং রিভার্স রিকভারি টাইম (Trr) এর মূল প্যারামিটার সহ AC কে DC তে রূপান্তর করে।
দ্রুত পুনরুদ্ধার ডায়োড (FRD): Trr 50ns এর থেকে কম বা সমান, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পরিস্থিতি যেমন পাওয়ার সাপ্লাই এবং ইনভার্টার স্যুইচ করার জন্য উপযুক্ত।
Schottky ডায়োড (SBD): ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ হ্রাস (0.3-0.5V), কোন বিপরীত পুনরুদ্ধারের সময় নেই, তবে সীমিত সহ্য ভোল্টেজ (সাধারণত 200V এর চেয়ে কম বা সমান), ভোল্টেজ সহ্য করার জন্য সিরিজ সংযোগের প্রয়োজন।
ক্ষণস্থায়ী ভোল্টেজ সাপ্রেশন ডায়োড (TVS): প্রতিক্রিয়া সময় 1ns এর কম বা সমান, সুনির্দিষ্ট ক্ল্যাম্পিং ভোল্টেজ, বাজ সুরক্ষা এবং ওভারভোল্টেজ সুরক্ষার জন্য ব্যবহৃত হয়।
2, উচ্চ-ভোল্টেজ ডায়োড নির্বাচনের জন্য ছয়টি মূল প্যারামিটার
1. ভোল্টেজ প্রতিরোধ (VRRM/VBR)
সংজ্ঞা: সর্বাধিক বিপরীত পুনরাবৃত্তিমূলক পিক ভোল্টেজ (VRRM) সর্বোচ্চ সিস্টেম ভোল্টেজের চেয়ে 1.5-2 গুণ বেশি হওয়া উচিত যাতে ভোল্টেজের ওঠানামার কারণে ব্রেকডাউন না হয়।
নির্বাচন নীতি:
ফটোভোলটাইক ইনভার্টারের ডিসি সাইড: একটি 1500V সিস্টেমের জন্য একটি 1700V ডায়োড প্রয়োজন (যেমন Taike Tianrun G3S170 সিরিজ)।
রেল ট্রানজিট ট্র্যাকশন সিস্টেম: 3300V সিস্টেমের জন্য একটি 3300V SiC ডায়োড প্রয়োজন (যেমন Taike Tianrun G3S330 সিরিজ)।
2. প্রবাহ ক্ষমতা (IF/IFSM)
সংজ্ঞা: গড় সংশোধিত বর্তমান (IF) সিস্টেম গড় বর্তমানের চেয়ে 1.5 গুণ বেশি হতে হবে; পিক সার্জ কারেন্ট (IFSM) স্টার্টআপ বা শর্ট সার্কিটের সময় তাত্ক্ষণিক প্রভাব সহ্য করতে হবে।
নির্বাচন নীতি:
ইন্ডাস্ট্রিয়াল মোটর ড্রাইভ: IF 2 গুণ রেট করা বর্তমানের চেয়ে বড় বা সমান, IFSM 10 গুণ রেট করা বর্তমানের চেয়ে বড় বা সমান।
ফটোভোলটাইক বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল: সর্বোচ্চ আউটপুট কারেন্টের 1.5 গুণ বেশি বা সমান, IFSM 20kA (8/20 μs তরঙ্গরূপ) এর চেয়ে বড় বা সমান নির্বাচন করুন।
3. সুইচিং গতি (Trr/টন/বন্ধ)
সংজ্ঞা: বিপরীত পুনরুদ্ধারের সময় (Trr) উচ্চ- ফ্রিকোয়েন্সি পরিস্থিতিতে পরিবর্তনের ক্ষতি নির্ধারণ করে; টন/অফ টাইম সিস্টেমের প্রতিক্রিয়া গতিকে প্রভাবিত করে।
নির্বাচন নীতি:
Switching power supply (>10kHz): Trr কম বা 50ns (যেমন ASEMI MUR1660AC, Trr=35ns) সহ দ্রুত পুনরুদ্ধার ডায়োড নির্বাচন করুন।
সিলিকন কার্বাইড বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল: 10ns (যেমন Taike Tianrun G3S170 সিরিজ, Trr=8ns) এর চেয়ে কম বা সমান Trr সহ SiC ডায়োড নির্বাচন করুন।
4. পজিটিভ ভোল্টেজ ড্রপ (VF)
সংজ্ঞা: পরিচালনা করার সময়, উভয় প্রান্তে ভোল্টেজ সরাসরি সিস্টেমের দক্ষতাকে প্রভাবিত করে।
নির্বাচন নীতি:
নিম্ন ভোল্টেজ এবং উচ্চ বর্তমান পরিস্থিতি (যেমন 48V DC সিস্টেম): 0.5V এর চেয়ে কম বা সমান VF সহ Schottky ডায়োড নির্বাচন করার ক্ষেত্রে অগ্রাধিকার দেওয়া উচিত।
উচ্চ ভোল্টেজ পরিস্থিতি (যেমন 1000V এর উপরে): 2.5V এর চেয়ে কম বা সমান VF সহ SiC ডায়োডগুলি বেছে নিন, যা সিলিকন ডায়োডের তুলনায় 3-5% দ্বারা কার্যকারিতা উন্নত করতে পারে৷
5. থার্মাল পারফরম্যান্স (TjM/Rth)
সংজ্ঞা: সর্বোচ্চ জংশন তাপমাত্রা (TjM) ডিভাইসের সীমা মানের চেয়ে কম হওয়া উচিত (সিলিকন টিউবের জন্য 150 ডিগ্রি, SiC টিউবের জন্য 200 ডিগ্রি); তাপ প্রতিরোধের (Rth) তাপ অপচয়ের দক্ষতা নির্ধারণ করে।
নির্বাচন নীতি:
উচ্চ ঘনত্ব পাওয়ার মডিউল: TO-247 প্যাকেজযুক্ত ডিভাইসগুলি 0.5 ডিগ্রি /W এর চেয়ে কম বা সমান।
ক্লোজড এনভায়রনমেন্ট অ্যাপ্লিকেশান: 175 ডিগ্রির চেয়ে বেশি বা সমান TjM সহ ডিভাইসগুলি নির্বাচন করুন এবং ডিরেটিং স্পেস সংরক্ষণ করুন।
6. নির্ভরযোগ্যতা সার্টিফিকেশন
মূল মানদণ্ড:
নিরাপত্তা সার্টিফিকেশন: UL (উত্তর আমেরিকা), TUV (জার্মানি), CQC (চীন)।
লাইফটাইম টেস্ট: HTRB (উচ্চ তাপমাত্রা বিপরীত বায়াস) ব্যবহার করে 1000 ঘন্টা পরীক্ষা করা হয়েছে।
প্যাকেজিং নির্ভরযোগ্যতা: প্যাকেজিংয়ে অক্ষীয় প্লাগ- ব্যবহার করা এড়িয়ে চলুন এবং SMT প্যাকেজিং (যেমন DFN8 × 8) নির্বাচনকে অগ্রাধিকার দিন।
3, উচ্চ ভোল্টেজ ডায়োড নির্বাচন প্রক্রিয়া এবং কেস বিশ্লেষণ
1. নির্বাচন প্রক্রিয়া
প্রয়োজনীয়তা বিশ্লেষণ: ভোল্টেজ, কারেন্ট, ফ্রিকোয়েন্সি এবং পরিবেষ্টিত তাপমাত্রার মতো সিস্টেমের পরামিতিগুলি স্পষ্ট করুন।
ডিভাইস শ্রেণীবিভাগ: কার্যকরী প্রয়োজনীয়তা অনুযায়ী সংশোধনকারী, দ্রুত পুনরুদ্ধার, TVS এবং অন্যান্য প্রকার নির্বাচন করুন।
পরামিতি মিল: মূল পরামিতি (ভোল্টেজ প্রতিরোধ, বর্তমান প্রবাহ, গতি) উপর ভিত্তি করে স্ক্রীন প্রার্থী ডিভাইস।
ডিরেটিং ডিজাইন: ভোল্টেজ 1.5-2 বার, কারেন্ট ডিরেটিং 1.2-1.5 গুণ।
নির্ভরযোগ্যতা যাচাই: HALT (High Acceleration Life Test) এর মাধ্যমে ডিভাইসের মজবুততা যাচাই করুন।
2. সাধারণ প্রয়োগের ক্ষেত্রে
কেস 1: ফটোভোলটাইক ইনভার্টারের ডিসি সাইড সুরক্ষা
প্রয়োজনীয়তা: 98% এর চেয়ে বেশি বা সমান দক্ষতা সহ 20kA এর একটি ঢেউ কারেন্ট সহ্য করার জন্য একটি 1500V সিস্টেম প্রয়োজন।
নির্বাচন পরিকল্পনা:
প্রধান সংশোধনকারী: Taike Tianrun 1700V/50A SiC ডায়োড (G3S750P), VF=1.7V, Trr=8ns.
সার্জ সুরক্ষা: Toshiba HN1D05FE TVS ডায়োড (VR=400V, IPP=20kA)।
প্রভাব: সিস্টেমের দক্ষতা 2% দ্বারা উন্নত হয়েছে, বৃদ্ধি সুরক্ষা প্রতিক্রিয়া সময় 1ns এর কম বা সমান।
কেস 2: রেল ট্রানজিট ট্র্যাকশন কনভার্টার
প্রয়োজনীয়তা: 3300V সিস্টেম, সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি 5kHz, 100kA ছোট-সার্কিট কারেন্ট সহ্য করার জন্য প্রয়োজন।
নির্বাচন পরিকল্পনা:
সংশোধন মডিউল: Taike Tianrun 3300V/50A SiC ডায়োড (G3S33050P), IFSM=100kA.
দ্রুত পুনরুদ্ধার ডায়োড: ASEMI MUR3060PT (600V/30A, Trr=35ns)।
প্রভাব: সিস্টেম ভলিউম 30% হ্রাস পেয়েছে এবং সুইচ লস 40% হ্রাস পেয়েছে।
4, উচ্চ ভোল্টেজ ডায়োড নির্বাচনের ভবিষ্যত প্রবণতা
1. প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর জনপ্রিয়করণ
SiC ডায়োডের 3300V-এর বেশি ভোল্টেজ সহ্য করার ক্ষমতা রয়েছে এবং একটি ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ 1.5V-এ হ্রাস পেয়েছে, যা 10kV-এর উপরে মাঝারি ভোল্টেজ বিতরণ ব্যবস্থার জন্য উপযুক্ত করে তোলে।
গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN) ডায়োডগুলি উচ্চ-ভোল্টেজ ক্ষেত্রে প্রবেশ করেছে, বিপরীত পুনরুদ্ধারের সময় 1ns-এর কম হয়ে গেছে।
2. বুদ্ধিমান নির্বাচন টুল
সরবরাহকারী একটি অনলাইন সিমুলেশন প্ল্যাটফর্ম প্রদান করে (যেমন Taike Tianrun SiC নির্বাচক), যা স্বয়ংক্রিয়ভাবে সিস্টেম প্যারামিটার ইনপুট করার পরে ডিভাইসের সমন্বয়ের সুপারিশ করে।
ডিজিটাল টুইন প্রযুক্তি চরম অপারেটিং অবস্থার অধীনে ডিভাইসের জীবনকাল এবং ব্যর্থতার মোডের পূর্বাভাস দিতে ব্যবহৃত হয়।
3. মডুলারাইজেশন এবং ইন্টিগ্রেশন
ডায়োড এবং IGBT/MOSFET একটি একক মডিউলে (যেমন Infineon EasyPACK সিরিজ) একত্রিত করা হয়েছে, যা সিস্টেম ডিজাইনকে সরল করে।
প্রেস প্যাক প্যাকেজিং উচ্চ-ভোল্টেজ ডিভাইসের শক প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং তাপ অপচয় দক্ষতা বাড়ায়।