Як поліпшити довговічність гірників в безперервних умовах експлуатації
Розуміння тирсистора та груші
У глибинних системах електропостачання працюють під високими електричними та тепловими навантаженнями в перетворенні потужності, приводами двигуна та промисловими системами опалення. Згодом ці напруження деградують півпровідникову кон’юнкцію, внутрішні паяльні зв’язки, а механічна цілісність пакета. Визначають механізми первинної збійності є першим кроком для їх пом’якшення.
Термосиг
Репетивна потужність велосипеда викликає кремнієвий чіп і його вкладення для розширення і контракту за різними показниками. Незмінний коефіцієнт теплового розширення (CTE) між кремнієвою вмирою, молібденом або молібденом-копперовим підвалом, а мідний тепловідвіддач виробляє механічний процід. За тисячі циклів, паяльники з'єднувають тріщини і розмножують, підвищуючи термостійкість. Як стику працює гарячим для того ж навантаження, тріщина прискорюється, в кінцевому підсумку ведеться до відкритого контуру або короткого контуру. Норма теплової втоми залежить від ампліту температурного переходу (Δ[T: 0F: 0F: 0F: 0F: 1F: 1F: 1F: 1F: 0F: 1F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0F: 0
Електричний перехоплення
Напруга переходить від перемикаючих подій, блискавки, або індуктивного навантаження kickback може перевищувати рейтинг напруги тиристора, що викликає авальанче розбиття. Аналогічно, високі ді / дтає - наприклад, коли тирист перетворюється на коротке замикання - виробляють локалізовані гарячі плями, які плавають кремнієвим. Невиліковні перепади нижче однознімного рейтингу може все одно погіршувати зв'язок воріт або змінювати профілю допінгу з часом. Снуббер схеми і затискачі є важливим для обмеження як перенапруги, так і струмові показники роси.
Механічна та екологічний стрес
Виброгасіння і удар в промисловій машині може переломити паяльні суглоби або тріщину силіконової субстратності. Гумність і агресивні гази атакують шари металів і скрабні дроти, збільшуючи перепад напруги на передньому проміжку часу. Висота зменшує діелектричну міцність повітря, потенційно викликає зовнішній ліхтар. Для високонадійних установок, механічного знепинення, конформаційних покриттів, і потрібні належні відстані промивання.
Стратегії для розширення Thyristor Lifespan
Розширення оперативного життя тиристів у безперервних програмах з обов’язковими вимогами до системного підходу, що охоплює тепломенеджмент, електрозахист, конструкції гальмівного приводу, механічне складання та технічне обслуговування.
Розширене тепломенеджмент
Кожна 10 °C зниження температури з'єднання зазвичай половинки швидкості збою напівпровідників. Ефективне охолодження починається з вибору тепловідведення, що оцінюється для найгіршої фіксації потужності. Примушене повітряне охолодження з паралельним вентиляційним масивом забезпечує надмірність; якщо один вентилятор не зникає, інші підтримують потік повітря. У високопотужних установках, рідкого охолодження з використанням деіонізованої води або діелектричної рідини може видалити тепло більш ефективно, ніж повітря. Теплові матеріали (TIMs) – такі як фазообмінні колодки або мастила – необхідно наносити в правильної товщини, щоб мінімізувати контактну стійкість. Регулярне очищення пилу від жарів тепла та заміщення, що прискорюють поступку, що прискорюють поступаються поступаються поступовому пересувих температуру.
Напруга та управління струмом
Snubber мережі (RC або RCD) обмежують швидкість підйому напруги (dV / dt) при повороті, запобігаючи помилковий поворот і зменшення втрат відключення. Правильно розроблений глухий затискачів напруги від діодного зворотного відновлення або власної поворотної відключення. Металокислотні варитери (MOVs) або кремнієві авальанші забезпечують трансентну пригнічення напруги (TVS) для основних індукованих операцій. Для захисту від ди / дна, невеликий частотний індуктор (насичена ядро або повітряна серцевина) уповільнює струм при перетворенні, гарячих плям
Оптимізація руху шлюзу
Вихрові характеристики тиристора впливають на її оборотні втрати і довгострокову надійність. Вихлоп з швидким виходом краю (високий діg/dt) і достатню амплітуду (типово 10-20 V в 10 Ω резистор для великого тиристора) забезпечує рівномірне проведення по всій силіконовій перетині. Частковий поворотний вузол через недостатні ворота струму викликає струмоподібних і локалізованих опалення, які можуть деградувати структуру воріт-катоде. Ізольовані схеми гальмування також використовують імпульсні трансформатори або оптики, що запобігають поперетворюванню, і поширені петлі
Механічна інтеграція
Настроювання крутного моменту необхідно наносити в межах зазначеного діапазону виробника – занадто низька теплостійкість, занадто висока може розтріскувати керамічний корпус або силіконову штамп. Для складання прес-пакетів зусилля затиску повинна бути однорідною, щоб уникнути внутрішньої дуги або мікроелементів. У високотемпературних середовищах використовують шокоміцні кріплення та замки на всіх електричних з'єднань. Теплове вело також розпушувачі, періодичне реторктування під час обслуговування запобігає розсипання контактів, що викликають дугування і теплогенерування. Для гвинтових тиристів, мийки Belleville компенсують для теплового розширення та підтримки послідовного тиску.
Обслуговування та огляд
Проактивний графік обслуговування істотно розширює життя тиристора. Інфрачервона термографія при роботі визначено гарячі суглоби або патологічні температури теплоносія перед збою. Вимірювання перепаду напруги (VF) при фіксованому струмі і температури забезпечує модний метрик: поступове збільшення вказує на деградацію бондеміру або вентиляційну втому. Аналогічно, підвищення термостійкості (R]],]]]], розрахований з концентрації та температури тепловідвідвідвідвідвідвідвідвідвідвіду. Для доступних систем, очищення теплових протоків та заміни напруги 12-18
Додаткові поради щодо надійності
За межами основних стратегій, подальше вдосконалення довголіття в умовах безперервної роботи.
Вибір компонентів
Вибір тиристів з кваліфікованою надійністю – такі, як зустріч AEC‐Q101 для автомобільної або MIL‐STD‐19500 для військових – забезпечує контроль процесу та надійність процесу. Вища напруга та струмова детерація (наприклад, 80 % номінальних VRRM та 60 % номінальних ITAV]) забезпечує завісу для переорієнтів. Для безперервного мита волі волі воліють тиристори з більшими характеристиками кремнію та товстими підборами, які забезпечують низьку теплову імпедансію. Виробники, такі [F4
Дизайн та дизайн-маргіни
У системах, де непланований час неприпустимо, розглянути надмірність. Два тиристори паралельно можуть ділитися навантаженням; якщо один не відкрив, інша продовжуємо роботу (при зниженому запасі). Для рядових рядків, напруга-розширювальні резистори та РЧ-навушники забезпечують баланс під час блокування. Системний діапазон проектування рівня (наприклад,, працює на 70 % номінальної напруги та 50 % номінального струму) різко знижує тепловий і електричний стрес, часто збільшуючи середній час між збами (МТБФ) фактором трьох-п'яти. Фаза керованих випрямок і перемикачі змінного струму можуть також скористатися з софтвертайм, що є
Екологічний контроль
Ущільнені корпуси з фільтрованим повітряним впуском знижують забруднення від пилу, солі та провідного сміття. Для зовнішніх або високих вентиляцій, використовують обігрівачі для запобігання конденсації на холодних поверхнях. Проникаючи на висоту понад 2000 м (див. IEC 60068‐2‐13) необхідно, тому що зниження щільності повітря погіршує конвекційне охолодження і знижує діелектричну міцність. Де присутні коррозійні гази (наприклад, H2S, SO2), конформоване покриття на друкованих платах і срібно-розкладених терміналах, що запобігають електрохімічну міграцію.
Висновок
Удосконалення довговічності тиристів у безперервних умовах експлуатації вимагає всебічного розуміння механізмів збою та застосування надійних інженерних контрзаходів. Ефективне термічне управління, ретельний захист електромереж (шах, телевізорах, серійних індукторів), оптимізованих гальмівних приводів, а також належних процедур монтажу кожен сприяє зменшенню напружень на напівпровіднику. Регулярне обслуговування за допомогою термографії, VF модулювання, а термостійкість перевіряє зловживання, що забезпечило тривалий термін експлуатації. Нарешті, вибір якісних компонентів з відповідним демонтажом, неправильної доступності інженера, а також контроль надій перспективності, що забезпечує передчасне підвищення експлуатаційних витрат на даний рівень захисту.
Для подальшого читання на принципах надійності та дизайну тиристора рекомендується наступні ресурси: