常见的功率半导体器件及主要特点是什么

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-01

常见的功率半导体器件及主要特点是什么?常见的功率半导体器件的主要特点是大功率,常见的功率半导体器件有二极管,晶闸管,GTO,VDMOS,BJT,IGBT,IGCT。

从这些功率半导体器件的开关特性来说,分为三类。第一类是二极管,加上正向电压就接通,加上反向电压就断开,称为不控型器件,第二类是晶闸管,加上正向电压时,能控制接通,不能控制断开,称为半控型器件。第三类是后面5种器件,加上正向电压时,能控制接通,也能控制断开,称为全控型器件。

功率半导体器件,简称功率器件,又称电力电子器件,属于半导体产品中的分立器件。功率集成电路也就是如下图的【功率IC】,典型产品有【电源管理芯片】和【各类驱动芯片】等,属于半导体产品中的集成电路。

功率半导体器件由功率半导体材料制作而成。功率半导体材料具有宽禁带、高击穿电场、高热导率、高电子迁移率等特性,可以在高温、高压、高频、大功率等极端条件下工作,实现电能的有效转换和控制。

功率半导体器件可分为功率半导体分立器件(Power Discrete,包括功率模块)和功率半导体集成电路(Power IC)两大类。因此,功率半导体分立器件实际上是功率半导体器件的一个子类。

功率半导体分立器件是指被规定完成某种基本功能,并且本身在功能上不能再细分的半导体器件,根据其结构和功能的不同,主要可分为功率MOSFET、IGBT、功率二极管、功率双极晶体管和晶闸管(可控硅)5大类型。



    



以下是几种常见的功率半导体器件以及它们的主要特点:

  • 功率二极管:
    特点:具有单向导电性,只能在一个方向上导电而在相反方向上阻断电流。它们通常用于整流应用,将交流(AC)转换为直流(DC)。

  • 功率晶体管:
    特点:可以用作放大器或开关。具有三个端子,包括发射极、基极和集电极。功率晶体管能够处理相对较高的电流和电压。

  • 金属氧化物半导体场效应管(MOSFET):
    特点:有非常高的输入阻抗和较快的开关速率。它们是现代电源电子中最常用的功率半导体器件之一,广泛应用在开关电源、逆变器等电路中。

  • 绝缘栅双极晶体管(IGBT):
    特点:集合了MOSFET的高输入阻抗及双极晶体管的高载流能力。适用于中等电压和电流的应用场合,如变频器、电动汽车和微波炉等。

  • 可控硅(Thyristor或SCR):
    特点:相比于其他半导体器件,SCR可以处理非常高的电压和电流。它们被广泛用于交流电源控制和高功率控制器件,例如整流器和调功器。

  • 门极可关断晶体管(GTO):
    特点:是一种可以通过控制门极信号来开启或关闭的可控硅。GTO具备较快的开关速度和高电流承受能力,使用于铁路牵引等高功率驱动领域。

  • 静态感应晶体管(SIT):
    特点:是一种特殊类型的功率MOSFET,具有非常低的导通电阻和良好的温度稳定性,广泛用于高频大功率场合。



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