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Rottura Valvole Di Potenza - circuito aperto o corto circuito


Rossi

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Sto utilizzando delle valvole a semiconduttori (MOSFET e IGBT) e ho bisogno di sapere se nel caso si dovessero distruggere per sovracorrente (o sovratensione) rimangono aperte o chiuse.

Ho già avuto esperienza con i TRIAC che rimangono chiusi se guasti o surriscaldati (in quest'ultimo caso tornano a funzionare una volta raffreddati). :o

Ci sono problemi con il surriscaldamento delle valvole di cui sopra?

Grazie infinite.

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Valvole a IGBT, curiosa definizione :)

Comunque per i semiconduttori ci sono delle temperature limite di giunzione da non superare, pena il danneggiamento irreversibile del semiconduttore stesso.

Se si presuppone un lento riscaldamento si può proteggere usando un termostato (clixon) montato sul dissipatore e tarato opportunamente. Superata la soglia il termostato effettua il blocco del semiconduttore. Ovviamente il tempo d'intervento del termostato deve essere più rapido del gradiente di crescita della temperatura del semiconduttore.

Superata la temperatura limite della giunzione il semiconduttore si danneggia in modo irreversibile. Il danneggiamento può manifestarsi sotto varie forme: aperture della giunzione, fusione della giunzione (corto circuito), variazione notevole di alcuni parametri. L'ultimo caso è soli il sintomo di un'incipiente rottura, rottura che avverrà entro breve tempo.

Ho già avuto esperienza con i TRIAC che rimangono chiusi se guasti o surriscaldati (in quest'ultimo caso tornano a funzionare una volta raffreddati).

Che il guasto concida con il corto circuito è probabile in caso di fusione, ma non è verità assoluta-

Quello che mi sorprende, ed è la prima volta che lo sento in alcuni decenni, è il ripristino della funzionalità del semiconduttore.

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Il caso del triac mi è capitato con le luci di natale. Ho aggiunto troppe file e non funzionava più l'intermittenza (dopo qualche minuto le luci rimanevano sempre accese). Togliendo delle file tutto funzionava perfettamente.

Però mi sembra di ricordare che per carichi fortemente induttivi il triac poteva non spegnersi. Credo comunque che sia un caso limite, se non impossibile (se non ricordo male era il variatore di fase su carico puramente induttivo).

Il mio scopo è trovare delle valvole che in caso di rottura (per qualsiasi motivo) siano circuiti aperti.

Devono funzionare come interruttori di protezione (ho già trovato valvole in grado di soppportare per parecchi us ed interrompere le correnti di corto circuito in gioco).

Nell'eventualità che non funzioni l'elettronica metterò un fusibile a questo punto.

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Un triac o un SCR si spegne solo se la corrente si azzera. In linea teorica un carico fortemente induttivo potrebbe causare un effetto di livellamento tale da impedire l'azzeramento della corrente.

Nel tuo caso sono propenso a credere che l'effetto sia stato causato dal circuito di comando.

Se hai bisogno di interruttori per correnti e tensioni elevate potresti ipotizzare l'uso di GTO, Sono Tyristori con due comandi: accensione e spegnimento, proprio come un interruttore elettromeccanico.

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Non riesco ad immaginare come il circuito di comando sia influenzato dal carico, però non escludo che la causa sia questa.

I GTO li ho considerati, ma sono delle mattonelle (troppo grandi) e la resistenza in fase di conduzione è troppo elevata.

Penso di aver valutato anche i tempi di propagazione del comando di spegnimento e se non erano troppo lunghi erano al limite.

Sono fortemente orientato sui mosfet (RdsON bassa e dimensioni contenute). Purtroppo non riesco a farli lavorare in lineare per limitare le correnti di corto circuito.

Valvole a IGBT, curiosa definizione

Per curiosità: le valvole IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) come si possono chiamare altrimenti?

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Per curiosità: le valvole IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) come si possono chiamare altrimenti?

Igbt e basta, oppure transistor Igbt

Il termine valvola, richiama a qualcosa di antico per il settore dell'elettronica (e peraltro in certi campi ancora insostituibile), oppure, stimola verso un termine di natura idraulica, che come disciplina è un po' fuori dall'Elettronica.

Saluti

ASMO

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Non riesco ad immaginare come il circuito di comando sia influenzato dal carico, ..

Bisognerebbe poter conoscere il circuito, non puoi immaginare quante porcate si fanno per certi apparati "consumer" :)

Credo sia fondamentale, communque, il non poter determinare a priori quale tipo di guasto accade durante la distruzione di un semiconduttore.

Oltre alla massima potenza dissipata, alla massima tensione applicata, alla massima corrente drenata, il tipo di guasto (giunzione aperta - giunzione fusa) è influenzato anche da dv/dt e di/dt.

A posteriori, analizzando il semiconduttore rotto, un esperto tecnologo riesce a risalire con una certa ragionevole propbabilità alle cause; ovvero se la morte sia stata causata da corrente eccedente i limiti o da tensione eccedente i limiti

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A dire il vero è possibile determinare il tipo di guasto in base a ciò a cui è stato sottoposto l'oggetto in questione (non temere: il termine valvola benchè arcaico ed oggetto di scherno, ha reso l'idea a tutti di cio' di cui stiamo parlando percui non temere).

Un effetto di surriscaldamento tende a ristabilire ordine tra le lacune e gli elettroni presenti nel drogaggio dell'IGBT, ma allo stesso tempo il flusso delle cariche li tiene in movimento generando così una rottura definitiva del dispositivo.

Non è vero invece che i semiconduttori abbiamo comportamenti intermedi che preavvisino su una futura distruzione.Si rompono o rimangono integri, la loro caratteristica non puo in nessun modo subire alcuna variazione.

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I triac in caso di surriscaldamento sono affetti da una corrente di dispersione interna che e' in grado di accenderli senza comando esterno. Si tratta di una accensione, non della rottura per breakdown della giunzione ed il fenomeno e' reversibile.

Siccome si deve mettere in conto un possibile surriscaldamento dell'azionamento ed e' inaccettabile che una macchina parta senza comando i triac non si usano praticamente mai negli azionamenti industriali.

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Interessante....anche abbastanza intuitivo a pensarci bene...

Nessuno di voi ha esperienza di valvole che se guastate o fuse o quant'altro, rimangono in corto circuito?

Se la corrente di corto continua a circolare si carbonizzano o continuano a condurre?

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...il termine valvola benchè arcaico ed oggetto di scherno...

Io avevo un vecchio professore che si ostinava ad usare il termine arcaico di "lampade" in luogo di "tubi termoionici" o "valvole termoioniche" o semplicemte "valvole"; era un suo vezzo.

In quanto all'oggetto di scherno non mi sembra proprio che, in questa sede, sia stato schernito alcuno; semmai è stata manifestata una certa coriosità per l'uso di un termine desueto.

Non è vero invece che i semiconduttori abbiamo comportamenti intermedi che preavvisino su una futura distruzione.

NO! Quando avevo 20 anni, quindi molti, molti anni fa :) , ho personalmente sperimentato questo fenomeno, anzi l'ho sfruttato per un trucco orribile dal punto di vidsta affidabilità.

La spiegazione dei motivi sarebbe troppo lunga per un post, ma limitandoci al solo episodio posso dire che facendo scaldare un transistor sino al limite di rottura (il transistor era il tipo JAN 2N1890) su 10 pezzi 8 finzionavano ancora per qualche ora con un hfe quasi doppio. In questo modo l'apparato rientrava nelle specifiche di collaudo, anche se l'affidabilità era inesistente. In parallelo era stata avviata la procedura correttiva del sistema. Con questa porcheria l'azienda dove lavoravo potè consegnare nei termini il lotto di produzione poi, dopo la correzione, si effettuarono i retrofits su tutte le apparecchiature.

A dire il vero è possibile determinare il tipo di guasto in base a ciò a cui è stato sottoposto l'oggetto in questione

Questo, come ho scritto, lo si può ricavare con sufficiente approssimazione dopo l'avvento del guasto. Analizzando la giunzione si può risalire con ragionevole certezza alla causa del guasto. Diciamo con ragionevole certezza, perchè anche i costruttori di semiconduttori da questa analisi stimano con un 90%-95% la probabilità di diagnosi corretta.

Avere la certezza prima di come si romperà il semiconduttore non è possibile; si può ritenere solo cosa è più probabile.

triac in caso di surriscaldamento sono affetti da una corrente di dispersione interna che e' in grado di accenderli senza comando esterno

Questo fenomeno lo ingnoravo. S'impara sempre qualche cosa di nuovo :)

Modificato: da Livio Orsini
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Si, comunque sia il temrine valvola ha reso comunque l'idea.concordo che sia curioso.

Il tipo di guasto tende sempra a diminuire la conducibilità del materiale che forma la giunzione poichè il surriscaldamento piu' la presenza di aria (in ambiente) fa subito ossidare il componente, modificandone giustamente hfe ed altri valori di soglia permanentemente.Sostanzialemnte quando la caratteristica cambia, lo fa in modo irreversibile, poi che il componente funzioni ancora per qualche ora è ovvio.

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per tornare al topic, per mia esperienza posso dire che in generale i semiconduttori di potenza (chiamali poi valvole, transistor, interruttori elettronici) tendono a guastarsi in corto tipicamente tra i due terminali di corrente elevata ( Collettore - Emettitore , Drain - Source, ecc). La eventuale apertura avviene successivamente come fenomeno secondario se non c'e un disposivo che limita la corrente di corto circuito (es. fusibile). In questo caso si puo' avere la evaporazione (combustione , esplosione, sublimazione, come preferisci) completa della giunzone che rimane a tal punto aperto, spesso anche proprio ... fisicamente. Questo in generale, sicuramente ci saranno delle eccezioni.

ciao

effebi

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il guasto in corto si presenta per altri motivi, non per effetto di riscaldamento e non è secondario ad un precedente danno da corto circuito della giunzione.

Se la giunzione va in cc, non puo' manifestare cambiamenti successivi salvo nel caso in cui il componente venga distrutto appositamente continuando a sottoporlo a correnti centinaia di volte superiori(non essendoci piu il componente è normale che vi sia un ca).

E' l'ossidazione che interviene prima di ogni altro fenomeno dovuto a riscaldamento della giunzione.Sostanzialmente l'ossigeno si lega alle molecole di semiconduttore drogato. Se si ossida la giunzione sarai d'accordo con me che per esmpio in un BJT si crei un aumento della resistenza di giunzione tra B-E e B-C abbassando bruscamente la Ic.

Quindi non è possibile che la corrente continui ad aumentare.Per distruggere il dispositivo dovrei aumentare la tensione sull'emettitore per genereare una maggiore corrente che sovrasti la caduta di potenziale Vce generata dall'ossidazione delle giunzioni

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