Как может быть высоковольтный транзистор в такой маленькой упаковке?

Например:

• STN0214 - Силовой транзистор NPN очень высокого напряжения

Говорят, что он принимает более 1 кВ между коллектором и эмиттером. Он поставляется в упаковке SOT-223 (3 штыря плюс вкладка). С диэлектрической прочностью 1 кВ / мм для влажного воздуха не может ли возникнуть дуга между электродами?

Или вы должны заключить упаковку в клей или другой материал с более высокой диэлектрической прочностью, чем воздух?

Хм, кажется, туго. Шаг выводов составляет 2,3 мм, а максимальная ширина выводов составляет 0,85 мм, оставляя 1,45 мм минимальное пространство между выводами. Транзистор рассчитан на 1,4 кВ CE, которые находятся на соседних выводах, так что это всего лишь около 1 кВ / мм. Как я уже сказал, это кажется трудным, и вы должны быть осторожны при проектировании платы, чтобы не усугубить ситуацию.

Обычно я делаю колодки PCB немного шире, чем контакты, но в этом случае я бы не стал. Даже если вы сделаете контактные площадки той же ширины, что и шпильки, любая ошибка выравнивания врезается в промежуток.

В целом, я бы предпочел большую упаковку с большим пространством между штырями, чтобы она была чуть ниже 1 кВ / мм.

Да, вы обычно применяете состав для герметизации штифтов после монтажа. Даже для гораздо большего промежутка это обычно делается, так как провода часто имеют острые углы (более подверженные короне и поломке). Мы обычно добавляем что-то вроде Corona Dope к даже довольно крупным компонентам (реле высокого напряжения и т. Д.), Когда напряжение повышается и превышает 1 кВ. Это обеспечивает защиту порядка ~ 145 кВ / мм и подавляет как дуги, так и коронный разряд . Конечно, Corona Dope - не самое подходящее соединение для этой части, конечно - это просто пример. В любом случае, в системе, которая эксплуатировала устройство до максимального значения 1,4 кВ, потребовалось бы какое-то конформное изоляционное покрытие.

Что могло бы вызывать большую озабоченность, так это сама печатная плата и следы / прокладки - микросхема слишком тугая для стандартных низковольтных материалов печатной платы и стандартов конструкции (т. Е. Платы, изготовленной из материалов, указанных IPC). Например, спецификации IPC2221A указывают минимальное расстояние для внешних проводников с постоянным покрытием (то есть: отводы для чипа - при условии, что они покрыты, как указано выше) как

• 0,8 мм при 500 В + 0,00305 мм / В дополнительно
• -> для 1,4 кВ это 0,8 + 900 * 0,00305 = 3,545 мм

Даже внутренние следы платы должны были бы быть расположены дальше (2,5 мм, по аналогичному расчету), чем позволяет чип. Другими соображениями, касающимися печатных плат среднего или высокого напряжения, является форма площадок и дорожек - они часто должны быть закруглены, исключая острые углы, где кривые меняют направление, и использовать прямоугольники с закругленными углами вместо квадратов с острыми углами.

Таким образом, в дополнение к необходимости покрывать выводы компонентов изолирующим составом после монтажа, стандартная печатная плата, предназначенная для цепей низкого напряжения, не подходит для этого компонента при его максимальной номинальной мощности. Поэтому вам необходимо установить его на плату, которая была специально разработана для приложений среднего напряжения (обычно ~ 600-3000 В).

Не ясно, каково фактическое минимальное расстояние между коллектором и другими выводами, но, похоже, оно составляет чуть более 1 мм. Вероятно, в герметичном корпусе с сухим воздухом, которого было бы достаточно (при условии, что кто-то будет использовать его с максимальной оценкой!). Другая возможность заключается в нанесении конформного покрытия .

НО, тот факт, что транзистор может выдерживать это напряжение, не означает, что вы ДОЛЖНЫ управлять им до этого напряжения. Если вы используете его, например, при 600 В, то у вас будет значительный запас, прежде чем транзистор выйдет из строя. В некоторых ситуациях это может быть приятно иметь.

Основными факторами высокого напряжения являются зазор и утечка на физическом уровне. Клиренс - это кратчайший путь между достопримечательностями и обычно используемым стандартом IPC-2221A. Creepage - это самый короткий электрический путь на печатной плате. Если какое-либо из этих расстояний меньше, чем указано в приведенной выше ссылке, то, как вы предполагаете, требуется соединение с лучшими изоляционными свойствами. Приведенная выше ссылка дает значения для плит с конформным покрытием и без покрытия для поверхностных слоев. Есть несколько решений этой проблемы. Это простой ответ на ваш конкретный вопрос. Высокое напряжение имеет много других проблем, которые необходимо учитывать.