✖


Jump to content

Силовой полупроводниковый прибор

(Перенаправлено с Power Semiconductor )

Силовое полупроводниковое устройство — полупроводниковое устройство, используемое в качестве переключателя или выпрямителя в силовой электронике (например, в импульсном источнике питания ). Такое устройство также называется силовым устройством или, при использовании в интегральной схеме , силовой ИС .

Силовое полупроводниковое устройство обычно используется в «режиме коммутации» (т. е. оно либо включено, либо выключено), и поэтому его конструкция оптимизирована для такого использования; его обычно не следует использовать в линейном режиме. Линейные силовые цепи широко распространены в качестве стабилизаторов напряжения, усилителей звука и усилителей радиочастоты.

Силовые полупроводники используются в системах, обеспечивающих мощность всего от нескольких десятков милливатт для усилителя наушников и до примерно гигаватта в линии передачи постоянного тока высокого напряжения .

История

[ редактировать ]

Первым электролитическим устройством, использованным в силовых цепях, был электролитический выпрямитель - ранняя версия была описана французским экспериментатором А. Нодоном в 1904 году. Некоторое время они пользовались популярностью среди первых радиоэкспериментаторов, поскольку их можно было изготовить из алюминиевых листов и бытовой химии. . Они имели низкое выдерживаемое напряжение и ограниченный КПД. [ 1 ]

Первыми твердотельными силовыми полупроводниковыми приборами были выпрямители из оксида меди, которые использовались в ранних зарядных устройствах и источниках питания для радиоаппаратуры, анонсированных в 1927 году Л. О. Грюндалем и П. Х. Гейгером. [ 2 ]

Первый силовой полупроводниковый прибор из германия силовой диод представил появился в 1952 году, когда Р. Н. Холл . Он имел способность блокировки обратного напряжения 200 В и номинальный 35 А. ток

Германиевые биполярные транзисторы с значительной мощностью (ток коллектора 100 мА) были представлены примерно в 1952 году; По сути, они имеют ту же конструкцию, что и сигнальные устройства, но имеют лучший теплоотвод. Возможности управления мощностью быстро развивались, и к 1954 году стали доступны переходные транзисторы из германиевого сплава с рассеиваемой мощностью 100 Вт. Все это были относительно низкочастотные устройства, работавшие при частоте примерно до 100 кГц и температуре перехода до 85 градусов Цельсия. [ 3 ] Кремниевые силовые транзисторы не производились до 1957 года, но, когда они были доступны, имели лучшую частотную характеристику, чем германиевые устройства, и могли работать при температуре перехода до 150 ° C.

Тиристор появился в 1957 году . Он способен выдерживать очень высокое напряжение обратного пробоя , а также способен проводить большой ток. Однако одним из недостатков тиристора в переключающих схемах является то, что однажды он становится «фиксированным» в проводящем состоянии; его нельзя отключить внешним управлением, так как отключение тиристора пассивное, т. е. питание устройства должно быть отключено. Тиристоры, которые можно было отключить, называемые тиристорами с затвором (GTO), были представлены в 1960 году. [ 4 ] Они преодолевают некоторые ограничения обычного тиристора, поскольку их можно включать и выключать приложенным сигналом.

Силовой МОП-транзистор

[ редактировать ]
Основная статья: Силовой МОП-транзистор
См. также: Усилитель на полевых транзисторах , Биполярный транзистор с изолированным затвором , MOSFET , LDMOS и VMOS.

был МОП-транзистор изобретен в Bell Labs между 1959 и 1960 годами. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] Поколения MOSFET-транзисторов позволили разработчикам источников питания достичь уровней производительности и плотности, недоступных для биполярных транзисторов. [ 11 ] Благодаря усовершенствованиям в технологии МОП-транзисторов (первоначально использовавшихся для производства интегральных схем ), силовые МОП-транзисторы стали доступны в 1970-х годах.

В 1969 году Hitachi представила первый вертикальный силовой МОП-транзистор. [ 12 ] который позже будет известен как VMOS (MOSFET с V-образной канавкой). [ 13 ] С 1974 года Yamaha , JVC , Pioneer Corporation , Sony и Toshiba начали производство аудиоусилителей с мощными МОП-транзисторами. [ 14 ] Компания International Rectifier представила мощный МОП-транзистор на 25 А, 400 В в 1978 году. [ 15 ] Это устройство позволяет работать на более высоких частотах, чем биполярный транзистор, но ограничено приложениями с низким напряжением.

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) был разработан в 1980-х годах и стал широко доступен в 1990-х годах. Этот компонент обладает мощностью биполярного транзистора и преимуществами изолированного привода затвора силового МОП-транзистора.

Общие устройства

[ редактировать ]

Некоторые распространенные силовые устройства — это силовой МОП-транзистор , силовой диод , тиристор и IGBT . Силовой диод и силовой МОП-транзистор работают по тем же принципам, что и их маломощные аналоги, но способны проводить больший ток и обычно способны выдерживать большее напряжение обратного смещения в выключенном состоянии .

В силовом устройстве часто вносятся структурные изменения, чтобы обеспечить более высокую плотность тока, более высокую рассеиваемую мощность и/или более высокое напряжение обратного пробоя. Подавляющее большинство дискретных ( т. е. неинтегрированных) силовых устройств построено с использованием вертикальной структуры, тогда как устройства слабого сигнала имеют горизонтальную структуру. При вертикальной структуре номинальный ток устройства пропорционален его площади, а возможность блокировки напряжения достигается за счет высоты кристалла. При такой конструкции один из выводов устройства расположен в нижней части полупроводникового кристалла .

Силовой МОП-транзистор является наиболее распространенным силовым устройством в мире благодаря низкой мощности управления затвором, высокой скорости переключения и расширенным возможностям параллельного подключения. [ 16 ] Он имеет широкий спектр приложений силовой электроники , таких как портативные информационные устройства , силовые интегральные схемы, сотовые телефоны , ноутбуки и коммуникационная инфраструктура , обеспечивающая доступ в Интернет . [ 17 ] По состоянию на 2010 год на силовые МОП-транзисторы приходится большая часть (53%) рынка силовых транзисторов, за ними следуют IGBT (27%), затем ВЧ-усилители (11%) и затем транзистор с биполярным переходом (9%). [ 18 ]

Твердотельные устройства

[ редактировать ]
Устройство Описание Рейтинги
Диод Однополярное неуправляемое коммутационное устройство, используемое в таких приложениях, как выпрямление и управление направленным током в цепях. Устройство блокировки обратного напряжения, обычно моделируемое как переключатель, включенный последовательно с источником напряжения, обычно 0,7 В постоянного тока. Модель можно расширить, включив в нее сопротивление перехода, чтобы точно предсказать падение напряжения на диоде относительно протекания тока. До 3000 ампер и 5000 вольт в одном кремниевом устройстве. Высокое напряжение требует нескольких последовательных кремниевых устройств.
Кремниевый выпрямитель (SCR) Это полууправляемое устройство включается, когда присутствует импульс затвора и анод положителен по сравнению с катодом. При наличии стробирующего импульса устройство работает как стандартный диод. Когда анод отрицательный по сравнению с катодом, устройство выключается и блокирует присутствующее положительное или отрицательное напряжение. Напряжение на затворе не позволяет устройству выключиться. [ 19 ] До 3000 ампер, 5000 вольт в одном кремниевом устройстве.
Тиристор Тиристор представляет собой семейство трехвыводных устройств, включающих SCR, GTO и MCT. Для большинства устройств строб-импульс включает устройство. Устройство отключается, когда анодное напряжение падает ниже значения (относительно катода), определяемого характеристиками устройства. В выключенном состоянии оно считается устройством блокировки обратного напряжения. [ 19 ]
Запирающий тиристор (ГТО) Запирающий тиристор, в отличие от тиристора, можно включать и выключать с помощью управляющего импульса. Одна из проблем устройства заключается в том, что напряжения на затворе выключения обычно выше и требуют большего тока, чем уровни включения. Это напряжение выключения представляет собой отрицательное напряжение между затвором и истоком, обычно оно должно присутствовать только в течение короткого времени, но его величина составляет порядка 1/3 анодного тока. Чтобы обеспечить полезную кривую переключения для этого устройства, необходима снабберная схема. Без снабберной цепи GTO нельзя использовать для отключения индуктивной нагрузки. Эти устройства из-за развития технологии IGCT не очень популярны в сфере силовой электроники. Их считают управляемой, однополярной и биполярной блокировкой напряжения. [ 20 ]
Триак Симистор представляет собой устройство, которое по сути представляет собой интегрированную пару фазоуправляемых тиристоров, соединенных обратно-параллельно на одной микросхеме. [ 21 ] Как и в случае с тиристором, при наличии импульса напряжения на выводе затвора устройство включается. Основное различие между SCR и симистором заключается в том, что как положительный, так и отрицательный цикл могут включаться независимо друг от друга, используя положительный или отрицательный импульс затвора. Как и в случае с SCR, после включения устройства его нельзя выключить. Это устройство считается биполярным и блокирующим обратное напряжение.
Биполярный транзистор (BJT) BJT нельзя использовать при высокой мощности; они медленнее и имеют большие резистивные потери по сравнению с устройствами типа MOSFET. Чтобы выдерживать большой ток, биполярные транзисторы должны иметь относительно большие базовые токи, поэтому эти устройства имеют большие потери мощности по сравнению с устройствами MOSFET. BJT наряду с MOSFET также считаются униполярными. [ объяснить ] и не очень хорошо блокируют обратное напряжение, если только они не установлены в паре с защитными диодами. Как правило, биполярные транзисторы не используются в схемах переключения силовой электроники из-за I 2 Потери R, связанные с требованиями к сопротивлению и базовому току. [ 19 ] BJT имеют более низкий коэффициент усиления по току в корпусах большой мощности, поэтому их необходимо устанавливать в конфигурации Дарлингтона , чтобы выдерживать токи, необходимые силовым электронным схемам. Из-за таких конфигураций нескольких транзисторов время переключения составляет от сотен наносекунд до микросекунд. Устройства имеют максимальное номинальное напряжение около 1500 В и довольно высокий номинальный ток. Их также можно соединить параллельно, чтобы увеличить мощность, но для разделения тока их необходимо ограничить примерно 5 устройствами. [ 20 ]
Силовой МОП-транзистор Основное преимущество силового MOSFET по сравнению с BJT заключается в том, что MOSFET представляет собой устройство с каналом истощения, поэтому для создания пути проводимости от стока к истоку необходимо напряжение, а не ток. На низких частотах это значительно снижает ток затвора, поскольку требуется заряжать емкость затвора только во время переключения, хотя с увеличением частоты это преимущество уменьшается. Большинство потерь в МОП-транзисторах обусловлены сопротивлением открытого состояния, они могут увеличиваться по мере того, как через устройство протекает больший ток, а также больше в устройствах, которые должны обеспечивать высокое запирающее напряжение. БВ дсс .

Время переключения варьируется от десятков наносекунд до нескольких сотен микросекунд. Номинальные напряжения переключающих устройств MOSFET варьируются от нескольких вольт до чуть более 1000 В с токами примерно до 100 А или около того, хотя МОП-транзисторы можно включать параллельно для увеличения тока переключения. Устройства MOSFET не являются двунаправленными и не блокируют обратное напряжение. [ 20 ]

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) Эти устройства имеют лучшие характеристики полевых МОП-транзисторов и биполярных транзисторов. Как и МОП-транзисторы, биполярный транзистор с изолированным затвором имеет высокий импеданс затвора, что обеспечивает низкие требования к току затвора. Как и биполярные транзисторы, это устройство имеет низкое падение напряжения в рабочем состоянии, следовательно, низкие потери мощности на переключателе в рабочем режиме. Подобно GTO, IGBT можно использовать для блокировки как положительного, так и отрицательного напряжения. Рабочие токи достаточно высокие, превышающие 1500 А, а коммутируемое напряжение до 3000 В. [ 20 ] IGBT имеет уменьшенную входную емкость по сравнению с устройствами MOSFET, что улучшает эффект обратной связи Миллера во время включения и выключения высокого dv/dt. [ 21 ]
МОП-управляемый тиристор (MCT) Тиристор с МОП-управлением аналогичен тиристору и может включаться или выключаться импульсом, подаваемым на затвор МОП-транзистора. [ 21 ] Поскольку на входе используется МОП-технология, ток протекает очень мало, что обеспечивает очень низкую мощность сигналов управления. Устройство имеет два входа MOSFET и пару выходных каскадов BJT. Входные МОП-транзисторы сконфигурированы так, чтобы обеспечить управление включением во время положительного и отрицательного полупериода. Выходные BJT настроены на двунаправленное управление и блокировку обратного хода при низком напряжении. Некоторыми преимуществами MCT являются высокие частоты переключения, довольно высокое напряжение и средний ток (около 100 А или около того).
Интегрированный тиристор с коммутацией затвора (IGCT) Похож на GTO, но без требований к высокому току для включения или выключения нагрузки. IGCT можно использовать для быстрого переключения с небольшим током затвора. Высокий входной импеданс устройства во многом обусловлен драйверами затворов MOSFET. Они имеют выходы с низким сопротивлением, которые не тратят энергию впустую, и очень быстрое время переходного процесса, которое может конкурировать с BJT. Компания ABB Group опубликовала технические характеристики этих устройств и предоставила описания их внутренней работы. Устройство состоит из затвора с оптически изолированным входом и выходных BJT-транзисторов с низким сопротивлением, что приводит к низкому падению напряжения и низким потерям мощности в устройстве при довольно высоких уровнях коммутационного напряжения и тока.

Пример этого нового устройства от ABB показывает, как это устройство улучшает технологию GTO для переключения высокого напряжения и большого тока в приложениях силовой электроники. По данным ABB, устройства IGCT способны коммутировать напряжение свыше 5000 В переменного тока и ток 5000 А на очень высоких частотах, что невозможно эффективно сделать с устройствами GTO. [ 22 ]

Классификации

[ редактировать ]
Рис. 1: Семейство силовых устройств с указанием основных силовых переключателей.

Силовое устройство можно отнести к одной из следующих основных категорий (см. рисунок 1):

  • Двухполюсное устройство (например, диод ), состояние которого полностью зависит от внешней силовой цепи, к которой оно подключено.
  • Трехвыводное устройство (например, триод ), состояние которого зависит не только от его внешней силовой цепи, но и от сигнала на его управляющем выводе (эта клемма известна как затвор или база ).
  • Четырехконтактное устройство (например, кремниевый управляемый переключатель -SCS). SCS — это тип тиристора, имеющий четыре слоя и четыре вывода, называемые анодом, анодным затвором, катодным затвором и катодом. терминалы подключены к первому, второму, третьему и четвертому уровню соответственно. [ 23 ]

Другая классификация менее очевидна, но оказывает сильное влияние на производительность устройства:

  • Устройство с основной несущей (например, диод Шоттки, МОП-транзистор и т. д.); при этом используется только один тип носителей заряда.
  • Устройство с неосновной несущей (например, тиристор, биполярный транзистор, IGBT и т. д.); при этом используются как основные, так и неосновные носители (т. е. электроны и электронные дырки ).

Устройство с основной несущей работает быстрее, но впрыск заряда в устройствах с неосновной несущей обеспечивает лучшую производительность в открытом состоянии.

Диоды

[ редактировать ]

Идеальный диод должен иметь следующие характеристики:

  • При прямом смещении напряжение на концевых выводах диода должно быть равно нулю, независимо от тока, протекающего через него (включенное состояние).
  • При обратном смещении ток утечки должен быть равен нулю независимо от напряжения (выключенное состояние).
  • Переход (или коммутация) между включенным и выключенным состояниями должен быть мгновенным.

На самом деле конструкция диода представляет собой компромисс между характеристиками во включенном, выключенном состоянии и коммутации. Действительно, одна и та же область устройства должна выдерживать блокирующее напряжение в выключенном состоянии и пропускать ток во включенном состоянии; поскольку требования к двум состояниям совершенно противоположны, диод необходимо либо оптимизировать под одно из них, либо дать время на переключение из одного состояния в другое (т. е. нужно уменьшить скорость коммутации).

Эти компромиссы одинаковы для всех силовых устройств; например, диод Шоттки имеет отличную скорость переключения и характеристики в открытом состоянии, но высокий уровень тока утечки в выключенном состоянии. С другой стороны, в продаже имеется PIN-диод с разной скоростью коммутации (так называемые «быстрые» и «сверхбыстрые» выпрямители), но любое увеличение скорости обязательно связано с снижением производительности во включенном состоянии.

Переключатели

[ редактировать ]
Рис.2: Области тока/напряжения/частоты переключения основных переключателей силовой электроники.

Для переключателя также существует компромисс между номинальными напряжениями, токами и частотой. Фактически, любой силовой полупроводник использует структуру PIN-диода для поддержания напряжения; это можно увидеть на рисунке 2. Силовой МОП-транзистор имеет преимущества устройства с основной несущей, поэтому он может достигать очень высокой рабочей частоты, но его нельзя использовать при высоких напряжениях; поскольку это физический предел, никаких улучшений в конструкции кремниевого МОП-транзистора в отношении его максимального номинального напряжения не ожидается. Однако его превосходные характеристики в приложениях с низким напряжением делают его предпочтительным устройством (фактически единственным выбором на данный момент) для приложений с напряжением ниже 200 В. Путем параллельного размещения нескольких устройств можно увеличить номинальный ток переключателя. МОП-транзистор особенно подходит для этой конфигурации, поскольку его положительный термический коэффициент сопротивления приводит к балансу тока между отдельными устройствами.

IGBT . является новым компонентом, поэтому его характеристики регулярно улучшаются по мере развития технологий Он уже полностью заменил биполярный транзистор в силовых приложениях; доступен модуль питания , в котором несколько устройств IGBT соединены параллельно, что делает его привлекательным для уровней мощности до нескольких мегаватт, что расширяет границы, при которых тиристоры и GTO становятся единственным вариантом. По сути, IGBT представляет собой биполярный транзистор, управляемый силовым МОП-транзистором; у него есть преимущества, заключающиеся в том, что он является устройством с неосновной несущей (хорошие характеристики во включенном состоянии даже для устройств высокого напряжения) с высоким входным сопротивлением полевого МОП-транзистора (его можно включать и выключать с очень низкой мощностью) .

Основным ограничением IGBT для приложений с низким напряжением является высокое падение напряжения, которое он демонстрирует во включенном состоянии (от 2 до 4 В). По сравнению с MOSFET, рабочая частота IGBT относительно низкая (обычно не выше 50 кГц), главным образом из-за проблемы во время выключения, известной как « хвост тока» : медленное затухание тока проводимости во время выключения приводит к медленному затуханию тока проводимости во время выключения. из-за медленной рекомбинации большого количества носителей, которые заполняют толстую «дрейфовую» область IGBT во время проводимости. Конечным результатом является то, что потери при выключении [ de ] IGBT значительно превышают потери при включении. Обычно в таблицах данных энергия выключения упоминается как измеряемый параметр; это число необходимо умножить на частоту переключения предполагаемого приложения, чтобы оценить потери при выключении.

При очень высоких уровнях мощности устройства на основе тиристоров (например, тиристор , GTO, MCT по-прежнему часто используются и т. д.). Это устройство можно включить импульсом, подаваемым управляющей схемой, но нельзя выключить, убрав импульс. Тиристор выключается, как только через него прекращается ток; это происходит автоматически в системе переменного тока в каждом цикле или требует наличия схемы со средствами отвода тока вокруг устройства. И MCT, и GTO были разработаны для преодоления этого ограничения и широко используются в приложениях распределения электроэнергии .

Некоторые применения силовых полупроводников в импульсном режиме включают диммеры ламп , импульсные источники питания , индукционные плиты , автомобильные системы зажигания , а также приводы электродвигателей переменного и постоянного тока всех размеров.

Усилители

[ редактировать ]

Усилители работают в активной области, где ток и напряжение устройства не равны нулю. Следовательно, мощность постоянно рассеивается, и в ее конструкции преобладает необходимость отвода избыточного тепла от полупроводникового устройства. Устройства усилителей мощности часто можно распознать по радиатору, используемому для крепления устройств. Существует несколько типов силовых полупроводниковых усилителей, таких как биполярный переходной транзистор, вертикальный полевой МОП-транзистор и другие. Уровни мощности отдельных усилителей достигают сотен ватт, а пределы частоты — до нижних микроволновых диапазонов. Полный усилитель мощности звука с двумя каналами и номинальной мощностью порядка десятков ватт можно поместить в небольшой корпус интегральной схемы, для работы которого потребуется всего лишь несколько внешних пассивных компонентов. Еще одним важным применением усилителей активного режима являются линейные регулируемые источники питания, когда усилительное устройство используется в качестве стабилизатора напряжения для поддержания напряжения нагрузки на желаемом уровне. Хотя такой источник питания может быть менее энергоэффективным, чем Импульсные источники питания , простота применения делает их популярными, особенно в диапазонах тока примерно до одного ампера.

Параметры

[ редактировать ]
Устройство питания обычно прикрепляется к радиатору для отвода тепла, вызванного эксплуатационными потерями.
Силовой полупроводниковый кристалл трехконтактного устройства (IGBT, MOSFET или BJT). Два контакта находятся сверху кристалла, оставшийся – сзади.
  1. Напряжение пробоя : часто существует компромисс между номинальным напряжением пробоя и сопротивлением открытого состояния, поскольку увеличение напряжения пробоя за счет включения более толстой и менее легированной области дрейфа приводит к более высокому сопротивлению открытого состояния.
  2. Сопротивление открытого состояния : более высокий номинальный ток снижает сопротивление открытого состояния из-за большего количества параллельных ячеек. Это увеличивает общую емкость и замедляет скорость.
  3. Время нарастания и спада : количество времени, необходимое для переключения между включенным и выключенным состоянием.
  4. Зона безопасной эксплуатации : Это учитывается рассеивание тепла и «фиксация».
  5. Термическое сопротивление : это часто игнорируемый, но чрезвычайно важный параметр с точки зрения практического проектирования; Полупроводник плохо работает при повышенной температуре, но из-за большой проводимости тока силовой полупроводниковый прибор неизменно нагревается. Следовательно, такие устройства необходимо охлаждать, непрерывно отводя это тепло; Технология упаковки и радиатора обеспечивает средства отвода тепла от полупроводникового устройства путем его передачи во внешнюю среду. Как правило, устройство с большим током имеет большую площадь поверхности кристалла и корпуса и более низкое термическое сопротивление.

Исследования и разработки

[ редактировать ]

Упаковка

[ редактировать ]

Роль упаковки заключается в следующем:

  • подключить кристалл к внешней цепи.
  • обеспечить способ отвода тепла, выделяемого устройством.
  • защитить матрицу от внешней среды (влаги, пыли и т.п.).

Многие проблемы с надежностью силового устройства связаны либо с чрезмерной температурой, либо с усталостью из-за термоциклирования. В настоящее время проводятся исследования по следующим темам:

Также продолжаются исследования по электрическим вопросам, таким как снижение паразитной индуктивности упаковки; эта индуктивность ограничивает рабочую частоту, поскольку генерирует потери при коммутации.

Низковольтный МОП-транзистор также ограничен паразитным сопротивлением его корпуса, поскольку его собственное сопротивление в открытом состоянии составляет всего один или два миллиома.

Некоторые из наиболее распространенных типов силовых полупроводниковых корпусов включают ТО-220, ТО-247, ТО-262, ТО-3, D. 2 Пак и др.

Улучшение конструкций

[ редактировать ]

Конструкция IGBT все еще находится в стадии разработки, и можно ожидать, что она обеспечит увеличение рабочего напряжения. В конце диапазона высоких мощностей многообещающим устройством является МОП-управляемый тиристор. Достижение значительного улучшения по сравнению с традиционной структурой МОП-транзистора за счет использования принципа баланса заряда суперперехода: по сути, он позволяет сильно легировать область толстого дрейфа силового МОП-транзистора, тем самым уменьшая электрическое сопротивление потоку электронов без ущерба для напряжения пробоя. Это соседствует с областью, которая аналогичным образом легирована противоположной полярностью носителей ( дырками ); эти две похожие, но противоположно легированные области эффективно компенсируют свой подвижный заряд и образуют «обедненную область», которая поддерживает высокое напряжение в выключенном состоянии. С другой стороны, во включенном состоянии более высокое легирование области дрейфа обеспечивает легкий поток носителей, тем самым снижая сопротивление открытого состояния. Коммерческие устройства, основанные на этом принципе суперперехода, были разработаны такими компаниями, как Infineon (продукты CoolMOS) и International Rectifier (IR).

Полупроводники с широкой запрещенной зоной

[ редактировать ]

Главный прорыв в силовых полупроводниковых устройствах ожидается от замены кремния полупроводником с широкой запрещенной зоной. На данный момент карбид кремния наиболее перспективным считается (SiC). В продаже имеется SiC-диод Шоттки с напряжением пробоя 1200 В, а также JFET на 1200 В. Поскольку оба устройства являются устройствами с большинством операторов связи, они могут работать на высокой скорости. Разрабатывается биполярное устройство для более высоких напряжений (до 20 кВ). Среди своих преимуществ карбид кремния может работать при более высокой температуре (до 400 °C) и имеет более низкое термическое сопротивление , чем кремний, что обеспечивает лучшее охлаждение.

См. также

[ редактировать ]

Примечания и ссылки

[ редактировать ]

Примечания

[ редактировать ]
  1. ^ Бернард Финн, Разоблачение электроники , CRC Press, 2000. ISBN   9058230562 страницы 14–15
  2. ^ Питер Робин Моррис, История мировой полупроводниковой промышленности , IET 1990 ISBN   0863412270 стр. 18
  3. ^ Питер Робин Моррис, История мировой полупроводниковой промышленности , IET 1990 ISBN   0863412270, страницы 39–41.
  4. ^ Х. ван Лигтен, Д. Навон, «Базовое отключение переключателей GTO», Отчет IRE Wescon Convention, Часть 3 по электронным устройствам, стр. 49–52, август 1960 г.
  5. ^ Хафф, Ховард; Риордан, Майкл (1 сентября 2007 г.). «Фрош и Дерик: пятьдесят лет спустя (предисловие)» . Интерфейс электрохимического общества . 16 (3): 29–29. дои : 10.1149/2.F02073IF . ISSN   1064-8208 .
  6. ^ Фрош, CJ; Дерик, Л. (1957). «Защита поверхности и селективная маскировка при диффузии в кремнии» . Журнал Электрохимического общества . 104 (9): 547. дои : 10.1149/1.2428650 .
  7. ^ КАНГ, Д. (1961). «Поверхностное устройство кремний-диоксид кремния» . Технический меморандум Bell Laboratories .
  8. ^ Лоек, Бо (2007). История полупроводниковой техники . Берлин, Гейдельберг: Springer-Verlag Berlin Heidelberg. п. 321. ИСБН  978-3-540-34258-8 .
  9. ^ Лигенза, младший; Спитцер, WG (1960). «Механизмы окисления кремния паром и кислородом» . Журнал физики и химии твердого тела . 14 : 131–136. дои : 10.1016/0022-3697(60)90219-5 .
  10. ^ Лоек, Бо (2007). История полупроводниковой техники . Springer Science & Business Media . п. 120. ИСБН  9783540342588 .
  11. ^ «Переосмыслите плотность мощности с помощью GaN» . Электронный дизайн . 21 апреля 2017 года . Проверено 23 июля 2019 г.
  12. ^ Окснер, ЕС (1988). Технология и применение Фет . ЦРК Пресс . п. 18. ISBN  9780824780500 .
  13. ^ «Достижения в области дискретных полупроводников идут вперед» . Технология силовой электроники . Информация : 52–6. Сентябрь 2005 г. Архивировано (PDF) из оригинала 22 марта 2006 г. Проверено 31 июля 2019 г.
  14. ^ Дункан, Бен (1996). Высокопроизводительные усилители мощности звука . Эльзевир . стр. 177-8, 406 . ISBN  9780080508047 .
  15. ^ Жак Арну, Пьер Мерль Силовая электроника , Éditions Hermès, ISBN   2-86601-306-9 (на французском языке)
  16. ^ «Основы силовых МОП-транзисторов» (PDF) . Альфа и Омега полупроводники . Проверено 29 июля 2019 г.
  17. ^ Уайтли, Кэрол; Маклафлин, Джон Роберт (2002). Технологии, предприниматели и Кремниевая долина . Институт истории техники. ISBN  9780964921719 . Эти активные электронные компоненты, или силовые полупроводниковые продукты, от Siliconix используются для переключения и преобразования энергии в широком спектре систем, от портативных информационных устройств до коммуникационной инфраструктуры, обеспечивающей доступ в Интернет. Силовые МОП-транзисторы компании — крошечные твердотельные переключатели или металлооксидно-полупроводниковые полевые транзисторы — и силовые интегральные схемы широко используются в сотовых телефонах и ноутбуках для эффективного управления зарядом аккумулятора.
  18. ^ «Рынок силовых транзисторов в 2011 году превысит 13,0 миллиардов долларов» . IC-инсайты . 21 июня 2011 года . Проверено 15 октября 2019 г.
  19. ^ Перейти обратно: а б с Харт, Д. (2010). Силовая электроника . Макгроу-Хилл Образование. стр. Глава 1. ISBN  978-0-07-128930-6 .
  20. ^ Перейти обратно: а б с д Мохан, Н. (2003). Применение и проектирование преобразователей силовой электроники . Мичиган: Джон Уайли и сыновья. стр. Глава 1. ISBN  978-0-471-22693-2 .
  21. ^ Перейти обратно: а б с Бозе, Б. (апрель 1992 г.). «Оценка современных силовых полупроводниковых приборов и будущие тенденции преобразователей». Транзакции IEEE для промышленных приложений . 28 (2): 403–413. дои : 10.1109/28.126749 . S2CID   14387438 .
  22. ^ «полупроводник ГТО» . ГТО . АББ . Проверено 21 марта 2012 г.
  23. ^ Роберт Бойлестад и Луи Нашельски (2006). Электронные устройства. и теория цепей. 9-е издание Прентис Холл. Река Аппер-Сэддл, Нью-Джерси. Колумбус

Ссылки

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Power_semiconductor_device&oldid=1241743957"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 6f197550b463c0f5625798f53bcd6ca8__1708549380
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/6f/a8/6f197550b463c0f5625798f53bcd6ca8.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Power semiconductor device - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)