Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с устройства питания )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Силового полупроводникового устройства является полупроводниковый прибор , используемый в качестве переключателя или выпрямителя в силовой электроники (например , в виде источника питания Переключатель режима ). Такое устройство также называется силовым устройством или, при использовании в интегральной схеме , силовой ИС .

Силовое полупроводниковое устройство обычно используется в «коммутационном режиме» (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 виде регуляторов напряжения, усилителей звука и радиочастотных усилителей.

Силовые полупроводники используются в системах, обеспечивающих мощность от нескольких десятков милливатт для усилителя наушников до гигаватт в линиях передачи постоянного тока высокого напряжения .

История [ править ]

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

Первыми твердотельными силовыми полупроводниковыми приборами были выпрямители из оксида меди, которые использовались в первых зарядных устройствах аккумуляторов и источниках питания для радиооборудования, объявленные в 1927 году Л.О. Грундалом и П.Х. Гейгером. [2]

Первое силовое полупроводниковое устройство из германия появилось в 1952 году, когда Р.Н. Холл представил силовой диод . Он имел возможность обратного блокирующего напряжения 200 V и текущий рейтинг 35 A .

Биполярные германиевые транзисторы со значительной мощностью (коллекторный ток 100 мА) были представлены примерно в 1952 году; по существу такой же конструкции, что и сигнальные устройства, но с лучшим теплоотводом. 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, работающие на частотах до 100 кГц и температуре перехода до 85 градусов Цельсия. [3] Силовые кремниевые 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.

Тиристорный появились в 1957 г. Он способен выдерживать очень высокое обратное напряжение пробоя , а также способен нести большой ток. Однако одним из недостатков тиристора в схемах переключения является то, что когда он становится «зафиксированным» в проводящем состоянии; его нельзя отключить внешним управлением, так как отключение тиристора является пассивным, т. е. необходимо отключить питание от устройства. Тиристоры, которые можно было выключить, называемые тиристорами с выключенным затвором (GTO), были введены в 1960 году. [4] Они преодолевают некоторые ограничения обычного тиристора, поскольку их можно включать и выключать с помощью приложенного сигнала.

Power MOSFET [ править ]

Основная статья: Power MOSFET
См. Также: усилитель на полевом транзисторе , биполярный транзистор с изолированным затвором , полевой МОП-транзистор , LDMOS и VMOS.

Прорыв в силовой электронике произошел с изобретением MOSFET ( полевого транзистора металл-оксид-полупроводник) Мохамедом Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году. Поколения MOSFET-транзисторов позволили разработчикам мощности достичь уровней производительности и плотности, которые были невозможны. с биполярными транзисторами. [5] Благодаря усовершенствованию технологии полевых МОП-транзисторов (первоначально использовавшихся для производства интегральных схем ) силовые полевые МОП-транзисторы стали доступны в 1970-х годах.

В 1969 году Hitachi представила первый вертикальный силовой МОП - транзистор, [6] , который позже будет известен как VMOS (V-паз полевого МОП - транзистора). [7] С 1974 года Yamaha , JVC , Pioneer Corporation , Sony и Toshiba начали производство аудиоусилителей с силовыми полевыми МОП-транзисторами. [8] International Rectifier представила полевой МОП-транзистор на 25 А, 400 В в 1978 году. [9] Это устройство позволяет работать на более высоких частотах, чем биполярный транзистор, но ограничивается низковольтными приложениями.

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) был разработан в 1980 - х годах, и стал широко доступен в 1990 - е годы. Этот компонент обладает возможностями управления мощностью биполярного транзистора и преимуществами изолированного управления затвором силового полевого МОП-транзистора.

Общие устройства [ править ]

Некоторые распространенные устройства питания - это силовой полевой МОП-транзистор , силовой диод , тиристор и IGBT . Силовой диод и силовой полевой МОП-транзистор работают по аналогичным принципам, что и их маломощные аналоги, но способны выдерживать большее количество тока и, как правило, способны выдерживать большее напряжение обратного смещения в выключенном состоянии .

В силовое устройство 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 конструкции, тогда как малосигнальные устройства используют боковую структуру. При вертикальной конструкции номинальный ток устройства пропорционален его площади, а возможность блокировки напряжения достигается по высоте кристалла. В такой конструкции одно из соединений устройства расположено в нижней части полупроводникового кристалла .

Силовой полевой МОП-транзистор является наиболее распространенным силовым устройством в мире из-за его низкой мощности привода затвора, высокой скорости переключения и расширенных возможностей параллельного подключения. [10] Он имеет широкий спектр силовых электронных приложений, таких как портативные информационные устройства , силовые интегральные схемы, сотовые телефоны , портативные компьютеры и коммуникационная инфраструктура , обеспечивающая доступ в Интернет . [11] По состоянию на 2010 г., силовые полевые МОП-транзисторы составляют большую часть (53%) рынка силовых транзисторов, за ними следуют IGBT (27%), затем ВЧ-усилитель (11%), а затем биполярный транзистор (9). %). [12]

Твердотельные устройства [ править ]

УстройствоОписаниеРейтинги
ДиодОднополярное, неуправляемое переключающее устройство, используемое в таких приложениях, как выпрямление и управление направленным током цепи. Устройство блокировки обратного напряжения, обычно моделируемое как переключатель, включенный последовательно с источником напряжения, обычно 0,7 В постоянного тока. Модель может быть расширена за счет включения сопротивления 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 кремниевых устройств.
Выпрямитель с кремниевым управлением (SCR)Это полууправляемое устройство включается, когда присутствует стробирующий импульс и анод является положительным по сравнению с катодом. При наличии стробирующего импульса устройство работает как стандартный диод. Когда анод отрицательный по сравнению с катодом, устройство отключается и блокирует наличие положительного или отрицательного напряжения. Напряжение затвора не дает отключиться устройству. [13]До 3000 ампер, 5000 вольт в одном кремниевом устройстве.
ТиристорТиристор - это семейство трехполюсных устройств, в которое входят тиристоры, GTO и MCT. Для большинства устройств стробирующий импульс включает устройство. Устройство выключается, когда анодное напряжение падает ниже значения (относительно катода), определяемого характеристиками устройства. В выключенном состоянии это считается устройством блокировки обратного напряжения. [13]
Затвор запорный тиристор (ГТО)Тиристор выключения затвора, в отличие от тиристора, может включаться и выключаться с помощью импульса затвора. Одна из проблем устройства заключается в том, что напряжения затвора при выключении обычно больше и требуют большего тока, чем уровни включения. Это напряжение выключения представляет собой отрицательное напряжение от затвора к источнику, обычно оно должно присутствовать только в течение короткого времени, но величина s составляет порядка 1/3 анодного тока. Для обеспечения пригодной кривой переключения для этого устройства требуется демпферная цепь. Без демпферной цепи GTO нельзя использовать для отключения индуктивных нагрузок. Эти устройства из-за развития технологии IGCT не очень популярны в области силовой электроники. Они считаются управляемой, однополярной и биполярной блокировкой напряжения. [14]
СимисторСимистор - это устройство, которое по сути представляет собой интегрированную пару тиристоров с фазовым регулированием, подключенных обратно параллельно на одном кристалле. [15] Как и в случае с тиристором, когда на клемме затвора присутствует импульс напряжения, устройство включается. Основное различие между тиристором и симистором состоит в том, что как положительный, так и отрицательный цикл можно включать независимо друг от друга, используя положительный или отрицательный импульс затвора. Как и в случае с SCR, после включения устройство не может быть выключено. Это устройство считается биполярным и с блокировкой обратного напряжения.
Биполярный переходной транзистор (BJT)BJT нельзя использовать на большой мощности; они медленнее и имеют более высокие резистивные потери по сравнению с устройствами типа MOSFET. Чтобы пропускать большой ток, BJT должны иметь относительно большие базовые токи, поэтому эти устройства имеют большие потери мощности по сравнению с устройствами MOSFET. Биполярные транзисторы наряду с полевыми МОП-транзисторами также считаются униполярными [ пояснить ] и не очень хорошо блокируют обратное напряжение, если только они не установлены в паре с защитными диодами. Как правило, BJT не используются в схемах переключения силовой электроники из-за потерь I 2 R, связанных с требованиями к сопротивлению и базовому току. [13]Биполярные транзисторы имеют более низкий коэффициент усиления по току в мощных корпусах, что требует их установки в конфигурациях Дарлингтона для обработки токов, требуемых силовыми электронными схемами. Из-за этих конфигураций с несколькими транзисторами время переключения составляет от сотен наносекунд до микросекунд. Устройства имеют номинальное напряжение, которое не превышает 1500 В, и довольно высокие значения тока. Их также можно подключать параллельно, чтобы увеличить мощность, но их необходимо ограничить примерно 5 устройствами для разделения тока. [14]
Силовой МОП-транзисторОсновным преимуществом силового MOSFET по сравнению с BJT является то, что MOSFET является устройством с каналом истощения, и поэтому для создания пути проводимости от стока к истоку необходимо напряжение, а не ток. На низких частотах это значительно снижает ток затвора, поскольку требуется только зарядить емкость затвора во время переключения, хотя с увеличением частоты это преимущество уменьшается. Большинство потерь в полевых МОП-транзисторах происходит из-за сопротивления в открытом состоянии, они могут увеличиваться по мере прохождения через устройство большего тока, а также больше в устройствах, которые должны обеспечивать высокое напряжение блокировки. BV dss .

Время переключения составляет от десятков наносекунд до нескольких сотен микросекунд. Номинальное напряжение для переключающих устройств MOSFET колеблется от нескольких вольт до чуть более 1000 В, с токами примерно до 100 А или около того, хотя полевые МОП-транзисторы можно подключать параллельно для увеличения коммутируемого тока. Устройства MOSFET не являются двунаправленными и не блокируют обратное напряжение. [14]

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)Эти устройства имеют лучшие характеристики MOSFET и BJT. Подобно устройствам MOSFET, биполярный транзистор с изолированным затвором имеет высокий импеданс затвора, следовательно, требования к низкому току затвора. Как и биполярные транзисторы, это устройство имеет низкое падение напряжения во включенном состоянии, что обеспечивает низкие потери мощности на переключателе в рабочем режиме. Подобно GTO, IGBT можно использовать для блокировки как положительного, так и отрицательного напряжения. Рабочие токи довольно высоки, превышают 1500 А, а коммутируемое напряжение - до 3000 В. [14] IGBT имеет меньшую входную емкость по сравнению с устройствами MOSFET, что улучшает эффект обратной связи Миллера при включении и выключении с высоким значением dv / dt. [15]
МОП-управляемый тиристор (MCT)Тиристор, управляемый МОП, подобен тиристору и может включаться или выключаться импульсом, подаваемым на затвор полевого МОП-транзистора. [15] Поскольку вход выполнен по технологии MOS, ток очень мал, что позволяет получать управляющие сигналы с очень низкой мощностью. Устройство состоит из двух входов MOSFET и пары выходных каскадов BJT. Входные полевые МОП-транзисторы сконфигурированы так, чтобы позволить управление включением во время положительного и отрицательного полупериодов. Выходные BJT сконфигурированы так, чтобы обеспечивать двунаправленное управление и обратную блокировку низкого напряжения. Некоторыми преимуществами MCT являются быстрая частота переключения, довольно высокое напряжение и средний ток (около 100 А или около того).
Интегрированный тиристор с коммутацией затвора (IGCT)Аналогичен GTO, но без высоких требований к току для включения или выключения нагрузки. IGCT можно использовать для быстрого переключения с небольшим током затвора. У устройств высокий входной импеданс во многом из-за драйверов затвора MOSFET. У них есть выходы с низким сопротивлением, которые не тратят впустую мощность, и очень короткие переходные процессы, которые не уступают BJT. Компания ABB Group опубликовала спецификации для этих устройств и предоставила описания внутреннего устройства. Устройство состоит из затвора с оптически изолированным входом и выходных транзисторов BJT с низким сопротивлением, которые обеспечивают низкое падение напряжения и низкие потери мощности на устройстве при достаточно высоких уровнях коммутируемого напряжения и тока.

Пример этого нового устройства от ABB показывает, как это устройство улучшает технологию GTO для переключения высокого напряжения и высокого тока в приложениях силовой электроники. Согласно ABB, устройства IGCT способны переключать более 5000 В переменного тока и 5000 А на очень высоких частотах, что невозможно эффективно сделать с устройствами GTO. [16]

Классификации [ править ]

Рис. 1: Семейство силовых устройств, показывающее основные силовые переключатели.

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

  • Двухполюсное устройство (например, диод ), состояние которого полностью зависит от внешней цепи питания, к которой он подключен.
  • Трехконтактное устройство (например, триод ), состояние которого зависит не только от его внешней цепи питания, но и от сигнала на его выводе управления (этот вывод известен как затвор или база ).
  • Четырехконцевое устройство (например, кремниевый управляемый коммутатор -SCS). SCS - это тип тиристора, имеющий четыре слоя и четыре вывода, называемых анодом, анодным затвором, катодным затвором и катодом. клеммы подключены к первому, второму, третьему и четвертому слоям соответственно. [17]

Другая классификация менее очевидна, но сильно влияет на производительность устройства:

  • Устройство с основным носителем (например, диод Шоттки, полевой МОП-транзистор и т. Д.); при этом используется только один тип носителей заряда.
  • Устройство 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 основным носителем быстрее, но инжекция заряда устройств с неосновным носителем обеспечивает лучшую производительность в открытом состоянии.

Диоды [ править ]

Идеальный диод должен иметь следующие характеристики:

  • При прямом смещении напряжение на концевых выводах диода должно быть нулевым, независимо от тока, протекающего через него (в открытом состоянии).
  • При обратном смещении ток утечки должен быть равен нулю, независимо от напряжения (в выключенном состоянии).
  • Переход (или переключение) между включенным и выключенным состоянием должен быть мгновенным.

На самом деле конструкция диода - это 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 для двух состояний полностью противоположны, диод должен быть либо оптимизирован для одного из них, либо должно быть предоставлено время для переключения из одного состояния в другое (т. е. скорость коммутации должна быть уменьшена).

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, ПИН-диод коммерчески доступен с различными скоростями коммутации (так называемые «быстрые» и «сверхбыстрые» выпрямители), но любое увеличение скорости обязательно связано с более низкими характеристиками во включенном состоянии.

Переключатели [ править ]

Рис.2: Области тока / напряжения / частоты коммутации основных переключателей силовой электроники.

Для переключателя также существует компромисс между номинальными значениями напряжения, тока и частоты. Фактически, любой силовой полупроводник полагается на структуру PIN-диода для поддержания напряжения; это можно увидеть на рисунке 2. Силовой полевой МОП-транзистор обладает преимуществами устройства с большинством несущих, поэтому он может достигать очень высокой рабочей частоты, но не может использоваться с высокими напряжениями; поскольку это физический предел, никаких улучшений в конструкции кремниевого МОП-транзистора не ожидается.относительно его максимального номинального напряжения. Тем не менее, его отличные характеристики в приложениях с низким напряжением делают его предпочтительным (фактически единственным выбором в настоящее время) для приложений с напряжением ниже 200 В. Путем параллельного размещения нескольких устройств можно увеличить номинальный ток переключателя. MOSFET особенно подходит для этой конфигурации, потому что его положительный тепловой коэффициент сопротивления имеет тенденцию приводить к балансу тока между отдельными устройствами.

IGBT недавний компонент, поэтому его производительность регулярно улучшается технология развивается. Он уже полностью заменил биполярный транзистор в силовых приложениях; модуль питания доступен в котором несколько устройств IGBT соединены параллельно, что делает его привлекательным для уровней мощности до нескольких мегаватт, которая толкает далее предел , при котором тиристоры и GTOs стать единственным вариантом. По сути, IGBT - это биполярный транзистор, управляемый силовым полевым МОП-транзистором; он имеет преимущества в том, что он является устройством с неосновной несущей (хорошая производительность во включенном состоянии, даже для высоковольтных устройств), с высоким входным импедансом полевого МОП-транзистора (его можно включать или выключать с очень низким уровнем мощности) .

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

На очень высоких уровнях мощности все еще часто используются устройства на основе тиристоров (например, SCR , GTO, MCT и т. Д.). Это устройство может быть включено с помощью импульса, выдаваемого управляющей схемой, но не может быть выключено путем снятия импульса. Тиристор отключается, как только через него перестает течь ток; это происходит автоматически в системе переменного тока в каждом цикле или требует наличия цепи со средствами отвода тока вокруг устройства. И MCT, и GTO были разработаны для преодоления этого ограничения и широко используются в приложениях для распределения электроэнергии .

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

Усилители [ править ]

Усилители работают в активной области, где ток и напряжение устройства не равны нулю. Следовательно, мощность постоянно рассеивается, и в его конструкции преобладает необходимость отвода избыточного тепла от полупроводникового устройства. Устройства с усилителями мощности часто можно распознать по радиатору, на котором они крепятся. Существует несколько типов силовых полупроводниковых усилителей, таких как биполярный переходной транзистор, вертикальный полевой МОП-транзистор и другие. Уровни мощности для отдельных усилительных устройств достигают сотен ватт, а пределы частоты - до нижнего уровня микроволн.группы. Полноценный двухканальный усилитель мощности звука с номинальной мощностью порядка десятков ватт может быть помещен в небольшой корпус интегральной схемы, для работы которого потребуется всего несколько внешних пассивных компонентов. Еще одно важное применение усилителей с активным режимом - это линейные регулируемые источники питания, когда усилитель используется в качестве регулятора напряжения для поддержания напряжения нагрузки на желаемом уровне. Хотя такой источник питания может быть менее энергоэффективным, чем импульсный источник питания , простота применения делает их популярными, особенно в диапазонах тока примерно до одного ампер.

Параметры [ править ]

К радиатору обычно прикрепляют силовое устройство для отвода тепла, вызванного эксплуатационными потерями.
Силовой полупроводниковый кристалл трехконтактного устройства (IGBT, MOSFET или BJT). Два контакта находятся сверху матрицы, оставшийся - сзади.
  1. Напряжение пробоя: часто существует компромисс между номинальным напряжением пробоя и сопротивлением в открытом состоянии, поскольку увеличение напряжения пробоя за счет включения более толстой и менее легированной области дрейфа приводит к более высокому сопротивлению в открытом состоянии.
  2. Сопротивление в открытом состоянии : более высокий номинальный ток снижает сопротивление в открытом состоянии из-за большего количества параллельных ячеек. Это увеличивает общую емкость и снижает скорость.
  3. Время нарастания и спада : время, необходимое для переключения между включенным и выключенным состоянием.
  4. Зона безопасной эксплуатации : учитывается рассеяние тепла и "фиксация".
  5. Термическое сопротивление : это часто игнорируемый, но чрезвычайно важный параметр с точки зрения практического дизайна; Полупроводник плохо работает при повышенной температуре, и все же из-за большой проводимости тока силовое полупроводниковое устройство неизменно нагревается. Следовательно, такие устройства необходимо охлаждать, непрерывно отводя это тепло; Технология упаковки и теплоотвода позволяет отводить тепло от полупроводникового устройства, проводя его во внешнюю среду. Как правило, устройство с большим током имеет большую площадь поверхности матрицы и упаковки и более низкое тепловое сопротивление.

Исследования и разработки [ править ]

Упаковка [ править ]

Роль упаковки заключается в следующем:

  • подключите матрицу к внешней цепи.
  • обеспечивают способ отвода тепла, выделяемого устройством.
  • защищать матрицу от воздействия внешней среды (влаги, пыли и т. д.).

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

  • Производительность охлаждения.
  • Устойчивость к термоциклированию за счет точного соответствия коэффициента теплового расширения упаковки и кремния.
  • Максимальная рабочая температура упаковочного материала.

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

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

Некоторые из наиболее распространенных типов корпусов силовых полупроводников включают TO-220, TO-247, TO-262, TO-3, D 2 Pak и т. Д.

Улучшение конструкций [ править ]

Конструкция IGBT все еще находится в стадии разработки, и можно ожидать, что она обеспечит увеличение рабочего напряжения. МОП-управляемый тиристор является многообещающим устройством в высокомощном диапазоне. Достижение значительного улучшения по сравнению с традиционной структурой полевого МОП-транзистора за счет использования принципа баланса заряда суперперехода: по существу, он позволяет сильно легировать толстую дрейфовую область силового полевого МОП-транзистора, тем самым снижая электрическое сопротивление потоку электронов без ущерба для напряжения пробоя. Это соседствует с областью, которая аналогичным образом легирована носителями противоположной полярности ( дырки); эти две похожие, но противоположно легированные области эффективно нейтрализуют свой мобильный заряд и образуют «обедненную область», которая поддерживает высокое напряжение в выключенном состоянии. С другой стороны, во включенном состоянии более сильное легирование дрейфовой области обеспечивает легкий поток носителей, тем самым снижая сопротивление в открытом состоянии. Коммерческие устройства, основанные на этом принципе супер-перехода, были разработаны такими компаниями, как Infineon (продукты CoolMOS) и International Rectifier (IR).

Полупроводники с широкой запрещенной зоной [ править ]

Главный прорыв в области силовых полупроводниковых устройств ожидается от замены кремния полупроводником с широкой запрещенной зоной. На данный момент наиболее перспективным считается карбид кремния (SiC). ЗВК диод Шотки с напряжением пробоя 1200 V является коммерчески доступным, так как это 1200 В JFET . Поскольку оба являются устройствами большинства операторов связи, они могут работать на высокой скорости. Разрабатывается биполярное устройство для более высоких напряжений (до 20 кВ). Среди его преимуществ карбид кремния может работать при более высоких температурах (до 400 ° C) и имеет более низкое термическое сопротивление, чем кремний, что обеспечивает лучшее охлаждение.

См. Также [ править ]

  • Усилитель мощности звука
  • LDMOS
  • Интегральная схема управления питанием
  • Силовой МОП-транзистор
  • RF CMOS
  • Усилитель мощности RF

Примечания и ссылки [ править ]

Заметки [ править ]

  1. ^ Бернард Финн, Exposing Electronics , 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 Ligten, Д. Navon, "Базовый запирание GTO выключатели", IRE Wescon Конвенция Record, часть 3 на Electron Devices, с 49 -. 52, август 1960.
  5. ^ «Переосмыслить плотность мощности с помощью GaN» . Электронный дизайн . 21 апреля 2017 . Проверено 23 июля 2019 года .
  6. ^ Oxner, ES (1988). Технология и применение Fet . CRC Press . п. 18. ISBN 9780824780500.
  7. ^ "Достижения в дискретных полупроводниках маршируют" . Технология силовой электроники . Информация : 52–6. Сентябрь 2005 г. Архивировано 22 марта 2006 г. (PDF) из оригинала . Проверено 31 июля 2019 года .
  8. ^ Дункан, Бен (1996). Усилители мощности звука с высокими характеристиками . Эльзевир . С.  177-8, 406 . ISBN 9780080508047.
  9. ^ Жак Арно, Pierre Merle Dispositifs de l'électronique de puissance , Éditions Hermès, ISBN 2-86601-306-9 (на французском языке) 
  10. ^ "Основы Power MOSFET" (PDF) . Alpha & Omega Semiconductor . Проверено 29 июля 2019 года .
  11. ^ 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 диапазоне систем, от портативных информационных устройств до коммуникационной инфраструктуры, обеспечивающей выход в Интернет. Силовые полевые МОП-транзисторы компании - крошечные твердотельные переключатели или металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы - и силовые интегральные схемы широко используются в сотовых телефонах и портативных компьютерах для эффективного управления питанием от батарей.
  12. ^ «Рынок силовых транзисторов превысит 13,0 миллиардов долларов в 2011 году» . IC Insights . 21 июня 2011 . Проверено 15 октября 2019 .
  13. ^ а б в Харт, Д. (2010). Силовая электроника . McGraw-Hill Education. С. Глава 1. ISBN 978-0-07-128930-6.
  14. ^ а б в г Мохан, Н. (2003). Применение и проектирование преобразователей силовой электроники . Мичиган: Джон Уайли и сыновья. С. Глава 1. ISBN 978-0-471-22693-2.
  15. ^ a b c Bose, B (апрель 1992 г.). «Оценка современных силовых полупроводниковых устройств и будущих тенденций в области преобразователей». IEEE Transactions по отраслевым приложениям . 28 (2).
  16. ^ "Полупроводниковый ГТО" . GTO . ABB . Проверено 21 марта 2012 года .
  17. ^ Роберт Бойлестад и Луи Нашельски (2006). Электронные устройства. и теория цепей. 9-е издание Prentice Hall. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси. Колумбус

Ссылки [ править ]

  • Балига, Б. Джаянт. Силовые полупроводниковые приборы . Бостон: издательская компания PWS. ISBN 0-534-94098-6.
  • Джайн, Алок. Силовая электроника и ее приложения . Мумбаи: Пенрам Интернэшнл Паблишинг. ISBN 81-87972-22-X.
  • Semikron : Руководство по применению силовых модулей IGBT и MOSFET , 2-е издание, 2015 г., ISLE Verlag, ISBN 978-3-938843-83-3 PDF-версия 
  • Арендт Винтрих; Ульрих Николай; Вернер Турский; Тобиас Рейманн (2010 г.), Applikationshandbuch 2015 (PDF) (на немецком языке) (2-е изд.), ISLE Verlag, ISBN 978-3-938843-83-3
  • Арендт Винтрих; Ульрих Николай; Вернер Турский; Тобиас Рейманн (2015). Руководство по применению 2015 (PDF) (2-е изд.). ISLE Verlag. ISBN 978-3-938843-83-3.

Внешние ссылки [ править ]

  • Обзор Power Semiconductor Devices
  • Интерактивный семинар по силовой электронике (iPES)