Anonim

„Die Designkriterien waren eine außergewöhnliche Kombination von Spezifikationen“, sagte der Designer Dr. Tim Green. „Wir konnten wirklich nichts kaufen. Kommerzielle Geräte könnten die Spannung und den Strom liefern, aber nicht die anderen Eigenschaften. “

Der Vibrationsfänger erzeugt 4nC pro Zyklus bei ca. 300V.

„Extrem niedrige Leckströme waren die kritischsten Eigenschaften. Wir brauchten eine außergewöhnlich gute Isolierung - in einem Mosfet “, sagte er.

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Zu der Forderung nach 300 V Abstand kam die Notwendigkeit einer geringen Drain- und Gatekapazität hinzu. Dies sollte eine Verschwendung von Ladung in der Vorrichtung sowie einen geringen Einschaltwiderstand zur Aufrechterhaltung eines hohen Wirkungsgrades vermeiden, da ein beträchtlicher Strom in eine Buck-Induktivität abgeleitet werden muss.

Obwohl ursprünglich ein Silizium-auf-Isolator-Mosfet modelliert wurde, konnte das erforderliche Verhältnis von Aus-zu-Ein-Widerstand nicht erreicht werden.

"Dann haben wir einen IGBT ausprobiert und das Verhältnis von Ein-Zustand zu Aus-Zustand hat sich verbessert", sagte Green. Schließlich stellte das Team fest, dass „ein durch Mos ausgelöster Thyristor noch besser ist“.

Strukturelle Änderungen umfassten den Wechsel einer n + -Schicht im Mosfet zu p +, um ihn zu einem IGBT zu machen, und die Hervorhebung des normalerweise unerwünschten IGBT-Latch-up-Verhaltens, um den oben abgebildeten Mos-getriggerten Thyristor (MTT) zu erzeugen.

"Wir mussten es nur für das Einschalten optimieren, da die Eigenschaften des Scavengers den Thyristor auf natürliche Weise ausschalten", sagte Green.

Wie die meisten Leistungsgeräte besteht das Imperial MTT aus mehreren identischen "Zellen", die parallel geschaltet sind. In diesem Fall ungefähr zehn Zellen mit jeweils 70 × 100 & mgr; m. "Viel kleiner als jeder 300-V-Mosfet, den man von der Stange kaufen kann", sagte Green.