¿Cómo puede un transistor de alto voltaje estar en un envase tan pequeño?

Question

Por ejemplo:

• STN0214 - Transistor de potencia NPN de muy alta tensión

Se dice que acepta más de 1 kV entre su colector y emisor. Se presenta en un encapsulado SOT-223 (3 pines más una pestaña). Con una rigidez dieléctrica de 1 kV/mm para el aire húmedo, ¿no puede aparecer un arco entre los electrodos?

¿O hay que encerrar el envase en pegamento u otro material con mayor resistencia dieléctrica que el aire?

Answer 1

Hmm, parece que está apretado. El paso de los pines es de 2,3 mm, y la anchura máxima de los pines es de 0,85 mm, lo que deja un espacio mínimo de 1,45 mm entre los pines. El transistor está especificado para 1,4 kV C-E, que están en pines adyacentes, así que eso es sólo 1 kV/mm. Como ya he dicho, esto parece ajustado, y habría que tener cuidado al diseñar la huella de la placa de circuito impreso para no empeorar esto.

Normalmente hago las almohadillas de la PCB un poco más anchas que los pines, pero en este caso no lo haría. Incluso si haces las almohadillas del mismo ancho que los pines, entonces cualquier error de alineación reduce el espacio.

En general, preferiría un paquete más grande con más espacio entre pines para conseguir algo menos de 1 kV/mm.

Answer 2

Sí, normalmente se aplica un compuesto para sellar los pasadores después del montaje. Incluso en el caso de una separación mucho mayor, esto se suele hacer porque los cables suelen tener esquinas afiladas (más propensas a la corona y a la rotura). Normalmente añadimos algo como Corona Dope incluso a componentes bastante grandes (relés de alta tensión, etc.) cuando la tensión sube y supera 1kV. Esto proporciona una protección del orden de ~145kV/mm y suprime tanto los arcos como descarga de corona . Seguramente Corona Dope no es el compuesto más adecuado para esta parte, por supuesto - es sólo para dar el ejemplo. En cualquier caso, se necesitaría algún tipo de revestimiento aislante conformado en un sistema que hiciera funcionar el dispositivo a su capacidad máxima de 1,4kV.

Lo que más preocuparía sería la propia placa de circuito impreso y las trazas/almohadillas: el chip es demasiado apretado para los materiales estándar de las placas de circuito impreso de bajo voltaje y los estándares de diseño (es decir, una placa hecha con materiales especificados por el IPC). Por ejemplo, las especificaciones IPC2221A indican un espacio mínimo para con revestimiento permanente los conductores externos (es decir, los cables de los chips - suponiendo que estén recubiertos como en el caso anterior) como :

• 0,8mm @ 500V + 0,00305mm/V adicionalmente
• --> para 1,4kV es 0,8 + 900*0,00305 = 3,545mm

Incluso las trazas internas de la placa tendrían que estar más separadas (2,5 mm, según un cálculo similar) de lo que permite el chip. Otras consideraciones a tener en cuenta en las placas de circuito impreso de media o alta tensión son la forma de las almohadillas y los trazos, que a menudo deben ser redondeados, eliminando las esquinas afiladas donde los trazos cambian de dirección y utilizando almohadillas rectangulares redondeadas en lugar de cuadrados con esquinas afiladas.

Por lo tanto, además de tener que recubrir los cables del componente con un compuesto aislante después del montaje, una placa de circuito impreso estándar diseñada para circuitos de baja tensión no sería apropiada para este componente en su capacidad máxima. Por lo tanto, tendría que montarlo en una placa de circuito impreso específicamente diseñado para media tensión (generalmente ~600-3000V) aplicaciones.

Answer 3

No está claro cuál es la distancia mínima real entre el colector y los otros pines, pero parece ser un poco más de 1 mm. Probablemente en una carcasa sellada con aire seco eso sería suficiente (¡suponiendo que alguien lo usara cerca del valor máximo!). Otra posibilidad es aplicar un revestimiento de conformación .

PERO, el hecho de que el transistor pueda manejar este voltaje no significa que usted TIENE que operarlo hasta ese voltaje. Si lo hace funcionar, por ejemplo, a 600 V, tendrá un margen considerable antes de que el transistor se rompa. En algunas situaciones puede ser bueno tenerlo.

Answer 4

Las consideraciones principales de la alta tensión son la holgura y la fuga en la capa física. El espacio libre es el camino más corto entre los puntos de interés y la norma que se suele utilizar es la IPC-2221A. La fuga es el camino eléctrico más corto en la placa de circuito impreso. Si cualquiera de estas distancias es menor que la indicada en la referencia anterior, como se puede suponer, se necesita un compuesto con mejores propiedades aislantes. La referencia anterior da valores para placas con y sin revestimiento para las capas superficiales. Hay varias soluciones para este problema. Esta es una respuesta sencilla a su pregunta concreta. La alta tensión tiene muchas más cuestiones que hay que tener en cuenta.