Wie kann ein Hochspannungstransistor so klein sein?

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Beispielsweise:

Es soll mehr als 1 kV zwischen Kollektor und Emitter aufnehmen. Es wird in einem SOT-223-Gehäuse geliefert (3 Stifte plus eine Lasche). Kann bei einer Spannungsfestigkeit von 1 kV / mm für feuchte Luft kein Lichtbogen zwischen den Elektroden auftreten?

Oder müssen Sie die Verpackung mit Klebstoff oder einem anderen Material mit höherer Durchschlagfestigkeit als Luft umhüllen?

JulienFr
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Wie können sie einen 150A-MOSFET-Chip in ein 78A-Gehäuse einbauen? "Berechneter Dauerstrom basierend auf der maximal zulässigen Sperrschichttemperatur. Der Begrenzungsstrom für das
Gehäuse beträgt 78 A
@Spehro Pefhany wo hast du die 150A gesehen? Dieser Chip hat einen maximalen Strom von 400 mA und das ist der "Kollektorspitzenstrom (tP <5 ms)".
Fizz
@RespawnedFluff Ein anderer Teil! (Leistungs-MOSFET) Nur eine Erinnerung daran, dass das Gehäuse möglicherweise die Leistungsfähigkeit des Chips einschränkt.
Spehro Pefhany,
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@Spehro Pefhany: Ah, ein bisschen googeln hat ergeben, dass du von IRLB8743PbF sprichst.
Fizz

Antworten:

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Hmm, es scheint eng zu sein. Die Stiftteilung beträgt 2,3 mm und die maximale Stiftbreite 0,85 mm, wobei ein Mindestabstand von 1,45 mm zwischen den Stiften verbleibt. Der Transistor ist für 1,4 kV CE spezifiziert, die sich an benachbarten Pins befinden, das ist also nur etwa 1 kV / mm. Wie ich bereits sagte, scheint das eng zu sein, und Sie müssen beim Entwerfen des PCB-Footprints vorsichtig sein, um dies nicht zu verschlechtern.

Normalerweise mache ich PCB-Pads etwas breiter als die Stifte, aber in diesem Fall würde ich nicht. Selbst wenn Sie die Pads so breit wie die Stifte machen, werden Ausrichtungsfehler in den Abstand eingeschnitten.

Insgesamt würde ich ein größeres Gehäuse mit mehr Abstand zwischen den Stiften bevorzugen, um etwas unter 1 kV / mm zu gelangen.

Olin Lathrop
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Danke für deinen Beitrag. Vielleicht bedeutet 1kV in der Tat, dass Sie es mit 250V oder 110V ohne Problem verwenden können ...
JulienFr
Wenn Sie die Stifte versetzen (was in solchen Situationen häufig der Fall ist), wird das Problem des Pad-Abstandes gelockert. Wenn Sie eine hochwertige Schutzbeschichtung auf der Platte verwenden, wird die Luftkriechstrecke entfernt, und Sie müssen lediglich auf die Durchschlagfestigkeit der Beschichtung vertrauen.
KalleMP
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Das Paket ist in Ordnung. Die Annahme, dass Sie dies einfach wie eine normale Komponente auf eine normale Platine löten, ist einfach falsch. Ich denke, bei dieser Antwort fehlen die Kernpunkte des Mittel- und Hochspannungsdesigns.
J ...
@J ...: Egal, wie Sie dieses Teil montieren, zwischen den Stiften C und E, an denen sie aus dem Gehäuse herausragen, befindet sich ein E-Feld von etwa 1 kV / mm. Dies ist auch ein SOT-89-Paket. Wie können Sie es also anders montieren, als auf eine PC-Platine zu löten?
Olin Lathrop
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J * ..., haben Sie ein Produkt oder eine Referenz im Sinn? Wie wird diese Beschichtung aufgebracht?
JulienFr
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Ja, in der Regel werden Sie nach der Montage eine Verbindung anwenden, um die Stifte abzudichten. Selbst bei sehr viel größeren Abständen wird dies in der Regel durchgeführt, da die Zuleitungen häufig scharfe Ecken aufweisen (anfälliger für Korona und Durchschlag). Selbst bei größeren Bauteilen (Hochspannungsrelais usw.) fügen wir routinemäßig etwas wie Corona Dope hinzu , wenn die Spannung über 1 kV ansteigt. Dies bietet Schutz in der Größenordnung von ~ 145 kV / mm und unterdrückt sowohl Lichtbögen als auch Koronaentladungen . Natürlich ist Corona Dope nicht die am besten geeignete Verbindung für diesen Teil - es dient nur als Beispiel. In jedem Fall wäre in einem System, in dem das Gerät mit einer maximalen Nennspannung von 1,4 kV betrieben wird, eine Art konformer Isolierbeschichtung erforderlich.

Größeres Problem wären die Leiterplatte selbst und die Leiterbahnen / Pads - der Chip ist zu eng für standardmäßige Niederspannungs-Leiterplattenmaterialien und Designstandards (dh eine Leiterplatte aus IPC-spezifizierten Materialien). Beispielsweise geben die IPC2221A-Spezifikationen den Mindestabstand für dauerhaft beschichtete Außenleiter (dh: Chip-Zuleitungen - vorausgesetzt, sie sind wie oben beschrieben beschichtet) an:

  • 0,8 mm bei 500 V + 0,00305 mm / V zusätzlich
  • -> für 1,4 kV ist dies 0,8 + 900 * 0,00305 = 3,545 mm

Sogar die Leiterbahnen der internen Platine müssten weiter voneinander entfernt sein (2,5 mm, nach einer ähnlichen Berechnung), als es der Chip zulässt. Weitere Überlegungen für Mittel- oder Hochspannungs-Leiterplatten betreffen die Form der Pads und Leiterbahnen - diese müssen häufig abgerundet werden, um scharfe Ecken zu vermeiden, bei denen die Richtung der Leiterbahnen geändert wird, und abgerundete Rechteck-Pads anstelle von Quadraten mit scharfen Ecken zu verwenden.

Daher ist eine für Niederspannungsstromkreise ausgelegte Standard-Leiterplatte nicht nur für diese Komponente geeignet, da die Zuleitungen der Komponenten nach der Montage mit einer Isoliermasse beschichtet werden müssen. Sie müssten ihn daher auf einer Platine montieren, die speziell für Mittelspannungsanwendungen (in der Regel ~ 600-3000 V) ausgelegt ist.

J ...
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In der Infineon-Appnote, die ich in meiner Antwort erwähnt habe, heißt es, dass für SMD-Geräte mit bis zu 10 kV eine einfache Silikontropisierung angemessen (und wahrscheinlich viel billiger) ist als von Ihnen vorgeschlagen.
Fizz
@RespawnedFluff Klingt gut, du hast wahrscheinlich recht. Ich habe versucht zu verdeutlichen, dass ich es wohlgemerkt nicht vorgeschlagen habe - nur als Beispiel.
J ...
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Es ist nicht klar, wie groß der tatsächliche Mindestabstand zwischen dem Kollektor und den anderen Stiften ist, aber er scheint etwas mehr als 1 mm zu betragen. Wahrscheinlich in einem versiegelten Gehäuse mit trockener Luft, die gerade ausreicht (vorausgesetzt, jemand würde es in der Nähe der maximalen Bewertung verwenden!). Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine konforme Beschichtung aufzubringen .

ABER die Tatsache, dass der Transistor mit dieser Spannung umgehen kann, bedeutet nicht, dass Sie ihn bis zu dieser Spannung betreiben MÜSSEN. Wenn Sie es zum Beispiel mit 600 V betreiben, haben Sie einen beträchtlichen Spielraum, bevor der Transistor ausfällt. In manchen Situationen könnte das schön sein.

Bimpelrekkie
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Eigentlich ist es ist ganz klar , was der Mindestabstand zwischen dem Kollektor und Emitter - Pins ist.
Olin Lathrop
In der Tat könnte es berechnet werden, aber ich war zu faul dafür
;-)
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Hauptaspekte bei Hochspannung sind Luft- und Kriechstrecken auf der physikalischen Schicht. Der Abstand ist der kürzeste Weg zwischen den interessierenden Punkten und der üblicherweise verwendete Standard ist IPC-2221A. Kriechstrom ist der kürzeste elektrische Pfad auf der Leiterplatte. Wenn einer dieser Abstände geringer ist als in der obigen Referenz angegeben, ist, wie Sie vermuten, eine Verbindung mit besseren Isoliereigenschaften erforderlich. Die obige Literaturstelle gibt Werte für konform beschichtete und unbeschichtete Platten für Oberflächenschichten an. Es gibt eine Reihe von Lösungen für dieses Problem. Dies ist eine einfache Antwort auf Ihre spezielle Frage. Hochspannung hat viele weitere zu berücksichtigende Probleme.

Peter Smith
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In Anbetracht der Tatsache, dass der erwähnte Standard ziemlich kostspielig ist, halte ich es für sehr hilfreich, wenn Sie daraus die tatsächlich empfohlenen Mindestabstände ableiten, wie sie für diesen Transistor gelten.
Oleksandr R.
Ich würde mich in diesem Fall mehr um das Spiel als um das Kriechen kümmern, und sie geben Ihnen nicht einmal genügend Abstand, um Isolationsschlitze einzusetzen, was insgesamt eine schlechte Wahl des Pakets für das betreffende Teil darstellt.
Matt Young
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@MattYoung Es ist nicht ohne Grund klein - es gibt viele Anwendungen, bei denen Sie Schwachstrom-HV in einer sehr kompakten Baugruppe schalten müssen. Wer sich für diese Komponente entscheidet, handelt sehr bewusst von einer einfachen Integration zum Vorteil eines außergewöhnlich kleinen Pakets.
J ...
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@J ... Nach dieser Logik wäre SOT23 besser.
Matt Young
@MattYoung Sie könnten es möglicherweise verkaufen, wenn Sie es schaffen könnten. Die Größe ist wahrscheinlich durch die Isolationsanforderungen des Geräts in der Verpackung begrenzt. Ich würde erwarten, dass dies so klein war, wie sie den Würfel machen und es noch durchführen lassen konnten. Andernfalls könnten die Integrationskosten bei SOT23-Größen hoch genug sein, um den Markt auszutrocknen. Jeder Kompromiss hat einen Sweet Spot. Das scheint es zumindest für genügend Leute zu sein, die das Ding zum Verkauf anbieten.
J ...