Bagaimana transistor bertegangan tinggi bisa berada dalam kemasan sekecil itu?

Sebagai contoh:

• STN0214 - Transistor daya NPN tegangan sangat tinggi

Dikatakan menerima lebih dari 1 kV antara kolektor dan emitornya. Muncul dalam paket SOT-223 (3 pin plus tab). Dengan kekuatan dielektrik 1 kV / mm untuk udara lembab, tidak bisakah busur muncul di antara elektroda?

Atau apakah Anda harus melampirkan paket dalam lem atau bahan lain dengan kekuatan dielektrik yang lebih tinggi daripada udara?

Hmm, sepertinya memang kencang. Pin pitch adalah 2,3 mm, dan lebar pin maksimum 0,85 mm, meninggalkan ruang minimum 1,45 mm antara pin. Transistor ditentukan untuk 1,4 kV CE, yang berada di pin yang berdekatan, jadi itu hanya sekitar 1 kV / mm. Seperti yang saya katakan, itu tampak ketat, dan Anda harus berhati-hati dalam mendesain jejak PCB agar tidak membuat ini lebih buruk.

Biasanya saya membuat bantalan PCB sedikit lebih lebar dari pin, tetapi dalam hal ini saya tidak mau. Bahkan jika Anda membuat bantalan dengan lebar yang sama dengan pin, maka setiap kesalahan pelurusan memotong spasi.

Secara keseluruhan, saya lebih suka paket yang lebih besar dengan lebih banyak ruang antar pin untuk mendapatkan sedikit di bawah 1 kV / mm.

Ya, Anda biasanya menggunakan kompon untuk menyegel pin setelah pemasangan. Bahkan untuk jarak yang jauh lebih besar hal ini biasanya dilakukan karena lead sering memiliki sudut tajam (lebih rentan terhadap corona dan kerusakan). Kami secara rutin menambahkan sesuatu seperti Corona Dope ke komponen yang bahkan lebih besar (HV relay, dll) ketika tegangan naik dan lebih dari 1kV. Ini memberikan perlindungan pada urutan ~ 145kV / mm dan menekan kedua busur dan pelepasan korona . Tentunya Corona Dope bukan senyawa yang paling cocok untuk bagian ini, tentu saja - hanya untuk memberikan contoh. Dalam kasus apa pun, semacam lapisan isolasi konformal akan diperlukan dalam sistem yang mengoperasikan perangkat hingga peringkat maksimum 1,4 kV.

Apa yang akan menjadi perhatian lebih adalah PCB itu sendiri dan jejak / bantalan - chip terlalu ketat untuk bahan PCB tegangan rendah standar dan standar desain (yaitu: papan yang dibuat dengan bahan yang ditentukan IPC). Sebagai contoh, spesifikasi IPC2221A menunjukkan jarak minimum untuk konduktor eksternal yang dilapisi secara permanen (mis: lead chip - dengan asumsi dilapisi seperti di atas) seperti:

• 0.8mm @ 500V + 0.00305mm / V tambahan
• -> untuk 1.4kV ini 0,8 + 900 * 0,00305 = 3,545mm

Bahkan jejak papan internal harus ditempatkan lebih jauh terpisah (2.5mm, dengan perhitungan yang sama) daripada yang diizinkan chip. Pertimbangan lain untuk PCB tegangan menengah atau tinggi adalah bentuk bantalan dan jejak - ini harus sering dibulatkan, menghilangkan sudut tajam di mana jejak berubah arah dan menggunakan bantalan persegi panjang bulat, bukan kotak tajam-sudut.

Jadi, selain perlu melapisi timah komponen dengan senyawa isolasi setelah pemasangan, PCB standar yang dirancang untuk sirkuit tegangan rendah tidak akan sesuai untuk komponen ini pada peringkat maksimumnya. Karena itu Anda perlu memasangnya di papan yang dirancang khusus untuk aplikasi tegangan menengah (umumnya ~ 600-3000V).

Tidak jelas apa jarak minimum aktual antara kolektor dan pin lainnya tetapi tampaknya sedikit lebih dari 1 mm. Mungkin di rumah tertutup dengan udara kering yang hanya cukup (dengan asumsi siapa pun akan menggunakannya di dekat nilai maksimum!). Kemungkinan lain adalah menerapkan pelapis konformal .

NAMUN, fakta bahwa transistor dapat menangani tegangan ini tidak berarti Anda HARUS mengoperasikannya hingga tegangan itu. Jika Anda mengoperasikannya misalnya 600 V maka Anda akan memiliki margin yang cukup sebelum transistor rusak. Dalam beberapa situasi itu bisa menyenangkan untuk dimiliki.

Pertimbangan utama tegangan tinggi adalah pembersihan dan rambat pada lapisan fisik. Clearance adalah jalur terpendek antara tempat menarik dan standar yang biasanya digunakan adalah IPC-2221A. Creepage adalah jalur listrik terpendek pada PCB Jika salah satu dari jarak ini kurang dari yang ditemukan dalam referensi di atas maka saat Anda menduga, senyawa dengan sifat isolasi yang lebih baik diperlukan. Referensi di atas memberikan nilai untuk papan yang dilapisi dan tidak selaras untuk lapisan permukaan. Ada sejumlah solusi untuk masalah ini. Ini adalah jawaban sederhana untuk pertanyaan spesifik Anda. Tegangan tinggi memiliki banyak masalah yang harus dipertimbangkan.