Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Мощные транзисторы со статической индукцией ⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 9
Транзисторы со статической индукции (СИТ-транзисторы)– это полевые транзисторы с управляющим р-п переходом с коротким вертикальным каналом. В СИТ-транзисторах также обеспечивается параллельное соединение каналов, причем каналы могут быть как п - типа, так и р - типа проводимости. Типичная структура мощного СИТ-транзистора с каналом п -типа проводимости приведена на рисунке 11.3. На пластинке кремния п -типа проводимости создаются области полупроводника р -типа в форме цилиндра, диаметр и длина которого составляют несколько микрометров. Эта система цилиндров играет роль затвора и электрически все они соединены параллельно. Вокруг затворов создаются р-п переходы (на рис.11.3 показаны штриховой линией), а области полупроводника между р-п переходами образуют каналы, по которым протекает ток стока. Физические процессы в СИТ-транзисторе во многом аналогичны полевым транзисторам с управляющим р-п переходом. Действительно, при изменении напряжения на затворе относительно истока меняется ширина р-п
а) б) Рис.11.3. Структура СИТ-транзистора вид спереди а) и вид сбоку б)
перехода, что приводит к изменению ширины канала и тем самым и тока стока. При некотором отрицательном потенциале на затворе р-п переходы могут перекрываться, канал исчезает и ток стока стремится к нулю. В СИТ-транзисторах, в отличие от обычных, влияние напряжения на стоке носит другой характер. В СИТ-транзисторах длина канала очень мала и при протекание тока стока в канале практически не происходит падение напряжения и, поэтому, перекрытие канала в стоковом конце отсутствует, что имеет место в обычных полевых транзисторах. Поэтому рост напряжения стока сопровождается ростом тока стока и не наступает его насыщение. Кроме того, с увеличением напряжения на стоке уменьшается напряженность электрического поля в области между истоком и затвором. Оба эти фактора приводят к постоянному росту тока стока с ростом напряжения на стоке. Это сказывается на виде выходных (стоковых) вольтамперных характеристиках (рис.11.4). Как видно из рисунка, СИТ-транзистор представляет собой нормально открытый прибор, при нулевом напряжении на затворе цепь сток-исток находится в открытом состоянии и имеет практически линейную вольтамперную характеристику. Для запирания транзистора на затвор необходимо подать достаточно большие напряжения отрицательной полярности. Такое свойство СИТ-транзистора затрудняет его применение в качестве электронного ключа. Однако благодаря малому входному сопротивлению и практически линейной стокозатворной характеристики СИТ-транзистор находит широкое применение для создания усилителей мощности звуковых сигналов высокого качества.
Разработаны разновидности СИТ-транзисторов, в которых технологическими приемами обеспечено закрытое состояние транзистора при нулевом напряжении на затворе. Благодаря этому такие СИТ-транзисторы переходят в режим работы, подобной работе биполярного транзистора. В этом режиме затвор играет роль базы. Такие СИТ-транзисторы получили название биполярные или БСИТ- транзисторы и они обладают хорошими ключевыми свойствами. Поскольку СИТ и БСИТ-транзисторы относятся к разряду полевых транзисторов с управляющим р-п переходом, то их маркировка и условно-графические обозначения такие же и определить СИТ-транзистор можно только по номеру разработки. Для примера, транзистор марки КП926 является Рис.11.4. Статические стоковые характеристики СИТ-транзистора.
СИТ-транзистором, работающим с током стока до 16А и напряжениям на стоке о 400В, а напряжение отсечки равно -15В. Транзистор марки КП955 является БСИТ-транзистором с нулевым напряжением отсечки, током стока до 25А и рабочим напряжением до 450В. IGBT-транзисторы IGBT-транзистор – это гибридный полупроводниковый прибор, в котором совмещены два способа управления электрическим током, характерных для полевого (управление электрическим полем) и для биполярного (управление электрическим током) транзисторов. Входная цепь IGBT-транзистора представляет собой МДП-транзистор с индуцированным каналом п -типа, что обеспечивает высокое входное сопротивление, а выходная цепь представляет биполярный транзистор. Основой построения IGBT-транзистора является ДМДП-транзистор, структура которого дополняется со стороны стокового вывода слоем полупроводника р -типа. На рисунке 11.5 приведен элемент структуры IGBT-транзистора. Заметим, что применительно к IGBT-транзисторам исток принято называть эмиттером, а сток – коллектором.
Рис.11.5. Структура IGBT-транзистора а) и его эквивалентная схема б).
Как видно из структурной схемы, IGBT-транзистор имеет МДП-затвор и два биполярных транзистора структуры п-р-п, образованный на основе слоев п1, р1 и п2, и структуры р-п-р, образованный на основе слоев р1, п2 и р2. На рисунке 11.6, б приведена эквивалентная схема IGBT-транзистора. В эквивалентной схеме сопротивление R 1 является базовым сопротивлением транзистора VT2 (слой п 2), а R 2 – базовым сопротивлением транзистора VT3 (слой р 1). Биполярный транзистор VT3 в работе IGBT-транзистора обычно играет паразитную роль, так как совместно с транзистором VT2 образует схему диодного тиристора. Как известно, в этой схеме может возникнуть сильная положительная обратная связь, после чего
а)
б) Рис.11.6. Условно графическое обозначение а) и эквивалентная схема IGBT-транзистора б).
IGBT-транзистор становится неуправляемым и может выйти из строя. Однако современные технологии позволяют надежно защитить IGBT-транзистор от тиристорного эффекта, так что транзистор VT3 можно исключить из эквивалентной схемы. Поэтому, в работе IGBT-транзистора основную роль играет только полевой транзистор VT1 и биполярный транзистор VT2. Основным достоинством IGBT-транзистора является значительное уменьшение сопротивления перехода эмиттер-коллектор в открытом состоянии. Это достигается сильной инжекцией дырок из слоя р 2 (эмиттер транзистора VT2) в слой п 2, транзистор VT2 насыщается и шунтирует сопротивление R 2. Малое сопротивление перехода эмиттер-коллектор в открытом состояние значительно уменьшает падение напряжения в нем, позволяет работать с большими выходными токами и значительно повышает КПД IGBT-транзистора,. Кроме того, IGBT-транзисторы характеризуются высокими значениями крутизны управляющей характеристики, которые могут составлять несколько десятков А/В. IGBT-транзисторы обладают высокой тепловой стойкостью, устойчивы к короткому замыканию нагрузки. Выходные вольтамперные характеристики IGBT-транзистора IK = f (VКЭ) при VЗЭ = const подобны выходным вольтамперным характеристикам биполярного транзистора, а управляющие характеристики IK = f (VЗЭ) при VКЭ = const подобны управляющим характеристикам полевого транзистора. Отметим, что IGBT-транзисторы могут работать с токами коллектора до сотни ампер, а напряжения VКЭ могут достигать нескольких киловольт. Пороговое напряжение составляет обычно 5-6 В. Условно-графическое обозначение IGBT-транзистора приведена на рис. 11.6, а. Это обозначение подчеркивает гибридность IGBT-транзистора тем, что затвор изображается как в МДП-транзисторах, а выходные электроды эмиттер и коллектор изображены как в биполярном транзисторе.
Контрольные вопросы. 1. Какие проблемы возникают при создании мощных полевых транзисторов и как они решаются? 2. Как устроены мощные полевые транзистора ДМДП и VМДП типа? 3. Как работают мощные полевые транзисторы со статической индукцией? 4. Начертите эквивалентную схему IGBT транзистора и поясните его работу. 5. Какими достоинствами характеризуются IGBT транзисторы?
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-05-27; просмотров: 294; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.136.87.35 (0.012 с.) |