Приборы силовой электроники.

Приборы силовой электроники делятся на:

-полевые транзисторы MOSFET

-биполярные транзисторы и их модернизируемый вариант,коммутируемые по затвору,запираемые тиристоры

-биполярные транзисторы с изолированным затвором(малая мощность управления и малые коммутационные потери,низкое прямое падение напряжения)

Устройства и особенности работы биполярных транзисторов с изолированным затвором.IGBT-полностью управляемый полупроводниковый прибор,в основе которого лежит трехслойная труктура.

Состоит из 2-х транзисттров-полевой и биполярный.Сочетание 2-х приборов в одной структуре позволило объединить достоинства высокой токовой нагрузки и малым сопротивлением.Для IGBT с U=600...1200B в в полностью в включенном состоянии прямое падение напряжения так же как и для биполярных транзисторов находится в интервале 1,5-3В.Это значительное падение в отличии от MOSFET. MOSFET имеют более низкое значение напряжение во включенном состоянии и остаются непревзойденными в этом отношении.По быстродействию IGBT уступают MOSFET,но значительно превосходят биполярные.Область безопасной работы IGBT позволяет обеспечить его безопасную работу без применения дополнительных цепей формирования подключения при частоте 10-20 Гц,для модуля в несколько сотен ампер,таким качеством не обладают БТ,соединенные по схеме Дарлинтона. Ток управления IGBT мал,поэтому цепь управления –драйвер..В IGBT предусматривается система управления ШИМ.

 

68 .Биполярный транзистор.

Биполярный транзистор - трехэлектродный полупроводниковый прибор с двумя, расположенными на близком расстоянии параллельными pn - переходами. Средняя область называется базой, одна из крайних областей - эмиттером, другая - коллектором. Соответственно в транзисторе два p-n-перехода: эмиттерный - между базой и эмиттером и коллекторный - между базой и коллектором. Область базы должна быть очень тонкой, гораздо тоньше эмиттерной и коллекторной областей. От этого зависит условие хорошей работы транзистора.Транзистор работает в трех режимах в зависимости от напряжения на его переходах. При работе в активном режиме на эмиттерном переходе напряжение прямое, на коллекторном - обратное. В режиме отсечки на оба перехода подано обратное напряжение. Если на эти переходы подать прямое напряжение, то транзистор будет работать в режиме насыщения.

С О.Э. С О.Б. С О.К.

Rвх.-маленькое Rвх-среднее Rвх-высокое

Rвнутр.=Rн

БТ-токовый прибор.

Работа БТ в режиме включения

 

 

Полевой транзистор

Полевой транзистор — полупроводниковый прибор, в котором ток изменяется в результате действия перпендикулярного току электрического поля, создаваемого входным сигналом. Протекание в полевом транзисторе рабочего тока обусловлено носителями заряда только одного знака (электронами или дырками).

Полевой транзистор можно включать по одной из трех основных схем: с общим истоком (ОИ), общим стоком (ОС) и общим затвором (ОЗ). На практике чаще всего применяется схема с ОИ, аналогичная схеме на биполярном транзисторе с ОЭ. Каскад с общим истоком даёт очень большое усиление тока и мощности. Схема с ОЗ аналогична схеме с ОБ. Она не даёт усиления тока, и поэтому усиление мощности в ней во много раз меньше, чем в схеме ОИ. Каскад ОЗ обладает низким входным сопротивлением, в связи с чем он имеет ограниченное практическое применение.

По физической структуре и механизму работы полевые транзисторы условно делят на 2 группы. Первую образуют транзисторы с управляющим р-n переходом или переходом металл — полупроводник (барьер Шоттки), вторую — транзисторы с управлением посредством изолированного электрода (затвора), т. н. транзисторы МДП (металл — диэлектрик — полупроводник).

Полевой транзистор с управляющим p-n переходом — это полевой транзистор, затвор которого изолирован от канала p-n переходом, смещённым в обратном направлении. VT имеет два невыпрямляющих контакта к области, по которой проходит управляемый ток основных носителей заряда, и один или два управляющих электронно-дырочных перехода, смещённых в обратном направлении. При изменении обратного напряжения на p-n переходе изменяется его толщина и, следовательно, толщина области, по которой проходит управляемый ток основных носителей заряда. Электропроводность канала может быть как n-, так и p-типа.

МДП-транзистор -это полевой транзистор, затвор которого отделён в электрическом отношении от канала слоем диэлектрика. В кристалле полупроводника с относительно высоким удельным сопротивлением, который называют подложкой, созданы две сильнолегированные области с противоположным относительно подложки типом проводимости. На эти области нанесены металлические электроды — исток и сток. Расстояние между сильно легированными областями истока и стока может быть меньше микрона. Поверхность кристалла полупроводника между истоком и стоком покрыта тонким слоем диэлектрика. В качестве диэлектрика используется слой двуокиси кремния SiO₂. На слой диэлектрика нанесён металлический электрод — затвор. Получается структура, состоящая из металла, диэлектрика и полупроводника. Поэтому полевые транзисторы с изолированным затвором часто называют МДП-транзисторами. Существуют две разновидности МДП-транзисторов: с индуцированным каналом и со встроенным каналом.