Como pode um transistor de alta tensão estar em uma embalagem tão pequena?

Por exemplo:

• STN0214 - Transistor de potência NPN de alta tensão

Diz-se que aceita mais de 1 kV entre seu coletor e emissor. Ele vem em um pacote SOT-223 (3 pinos mais uma guia). Com uma força dielétrica de 1 kV / mm para ar úmido, um arco não pode aparecer entre os eletrodos?

Ou você precisa colocar a embalagem em cola ou outro material com maior resistência dielétrica que o ar?

Hmm, parece apertado. O passo do pino é de 2,3 mm e a largura máxima do pino é de 0,85 mm, deixando um espaço mínimo de 1,45 mm entre os pinos. O transistor é especificado para 1,4 kV CE, que estão em pinos adjacentes, ou seja, cerca de 1 kV / mm. Como eu disse, isso parece apertado, e você teria que ter cuidado ao projetar a pegada de PCB para não piorar as coisas.

Normalmente, faço almofadas PCB um pouco mais largas que os pinos, mas nesse caso não. Mesmo que você faça as almofadas da mesma largura que os pinos, qualquer erro de alinhamento será cortado no espaçamento.

No geral, eu preferiria uma embalagem maior com mais espaço entre os pinos para ficar um pouco abaixo de 1 kV / mm.

Sim, você normalmente aplicaria um composto para selar os pinos após a montagem. Mesmo para um espaçamento muito maior, isso normalmente é feito, já que os terminais geralmente têm cantos afiados (mais propensos a coroa e quebra). Rotineiramente, adicionamos algo como o Corona Dope a componentes ainda maiores (relés de alta tensão, etc.) quando a tensão aumenta e ultrapassa 1kV. Isso fornece proteção na ordem de ~ 145kV / mm e suprime os arcos e a descarga corona . Certamente o Corona Dope não é o composto mais adequado para esta parte, é claro - é apenas para fornecer o exemplo. Em qualquer caso, algum tipo de revestimento isolante conforme seria necessário em um sistema que operasse o dispositivo com sua classificação máxima de 1,4kV.

O que seria mais preocupante seria o próprio PCB e os traços / blocos - o chip é muito apertado para materiais padrão de PCB de baixa tensão e padrões de design (ou seja: uma placa feita com materiais especificados pelo IPC). Por exemplo, as especificações IPC2221A indicam espaçamento mínimo para condutores externos revestidos permanentemente (por exemplo: cabos de chip - assumindo o revestimento acima) como:

• 0.8mm @ 500V + 0.00305mm / V adicionalmente
• -> para 1.4kV, este é 0,8 + 900 * 0,00305 = 3,545 mm

Até os traços internos da placa teriam que ser afastados (2,5 mm, por um cálculo semelhante) do que o chip permite. Outras considerações para placas de circuito impresso de média ou alta tensão é a forma dos eletrodos e traços - eles geralmente devem ser arredondados, eliminando cantos afiados onde os traços mudam de direção e usando eletrodos retangulares arredondados em vez de quadrados com cantos afiados.

Portanto, além de precisar revestir os fios do componente com um composto isolante após a montagem, uma placa de circuito impresso padrão projetada para circuitos de baixa tensão não seria apropriada para esse componente em sua classificação máxima. Portanto, seria necessário montá-lo em uma placa projetada especificamente para aplicações de média tensão (geralmente ~ 600-3000V).

Não está claro qual é a distância mínima real entre o coletor e os outros pinos, mas parece ter um pouco mais de 1 mm. Provavelmente em uma caixa selada com ar seco, isso seria suficiente (supondo que alguém a usasse perto da classificação máxima!). Outra possibilidade é aplicar um revestimento conforme .

MAS, o fato de o transistor suportar essa tensão não significa que você precise operá-lo até essa tensão. Se você operá-lo em, por exemplo, 600 V, você terá uma margem considerável antes do transistor quebrar. Em algumas situações, pode ser bom ter isso.

As considerações primárias de alta tensão são a folga e a fluência na camada física. A folga é o caminho mais curto entre os pontos de interesse e o padrão geralmente usado é o IPC-2221A. A fluência é o caminho elétrico mais curto da placa de circuito impresso. Se uma dessas distâncias for menor do que a encontrada na referência acima, conforme você supõe, é necessário um composto com melhores propriedades isolantes. A referência acima fornece valores para placas conformemente revestidas e não revestidas para camadas de superfície. Existem várias soluções para esse problema. Esta é uma resposta simples para sua pergunta específica. A alta tensão tem muitos outros problemas a serem levados em consideração.