Почему характеристики MOSFET и IGBT отличаются? — FAST TURN CHIP
Феты были изобретены в Bell LABS в 1950-х годах, и сегодня в процессоре вашего компьютера их миллиарды. IGBT — это мощный прибор, изобретенный профессором Балигой, который рассчитывает на то, что он выиграет приз за динамит. Это вехи полупроводниковой промышленности, и сегодня они используются повсеместно, но никто не обращает внимания на различия и принципы работы.
Как мы все знаем, FET, включая MOSFET, JFET и т.д., могут использоваться в более высокочастотных приложениях, и их характеристики больше похожи на резистор, а именно на резистор включения. У транзисторного типа силовых полупроводников, таких как IGBT, относительная частота ниже, ток выше, но при этом присутствует прямое напряжение проводимости. Почему так происходит? Давайте проанализируем это. Приведенное ниже является только моим личным пониманием, приглашаю к обсуждению.
Сначала рассмотрим основные положения
Мы знаем, что собственные полупроводники не являются проводниками, так же как и чистая вода не является проводником, поэтому, если вы хотите сделать ее проводником, вы смешиваете ее с примесями. Для того чтобы вода проводила электричество, в нее добавляют соль для получения ионов. Для того чтобы полупроводники проводили электричество, в них добавляют трехвалентные или пятивалентные элементы, образующие дырки или электроны.
Если соединить полупроводники p-типа и N-типа, то образуется PN-переход. Из-за того, что в полупроводнике p-типа дырка, в полупроводнике n-типа много электронов, путь рая повреждается и дополняется, так, электрон будет диффундировать со стороны N на сторону P, это называется диффузией. А затем возникает электрическое поле, от N к P, которое будет тянуть электрон обратно, и это называется дрейфом. Эти два явления до некоторой степени достигли равновесия, и небольшая область с электрическим полем, образовавшаяся в центре, называется областью деплеции Depletion zone. Поскольку электроны в обедненном слое уже находятся в дырке, подобно ионам в воде, обедненный слой не проводит электричество.
Чтобы PN-переход начал проводить, его положительно разряжают, аннулируя электрическое поле в обедненном слое, так что электроны снова могут счастливо течь, и диффузия успешно разблокируется. Это напряжение отпирания является пороговым напряжением диода. Однако из-за положительного и отрицательного смещения этого перехода возникает определенный зарядный эффект, который может быть эквивалентен нелинейному конденсатору. Поэтому прибор с PN-переходом имеет
Пополнив базовые знания, рассмотрим строение полевой лампы.
Ниже приведена структура N-канального JFET. В его середине уже есть целый полупроводник n-типа, поэтому, когда на него не подается напряжение, он включен. А что если вы хотите, чтобы он выключился? Тогда я приложу отрицательное напряжение между затвором и истоком, и этот обедненный слой увеличится, а мы знаем, что в обедненном слое нет свободных электронных дырок, поэтому он больше не является проводящим. Это похоже на то, как если бы вы медленно зажимали нос до тех пор, пока его стороны не сойдутся вместе, и вы не сможете дышать. Именно поэтому JFET является распространенным устройством и используется во многих твердотельных выключателях.
Как получить нормально закрытый МОП-транзистор? Это простая планарная структура N-канального МОП-транзистора. Следует отметить, что на рисунке показан горизонтальный МОП-транзистор, который обычно используется в маломощных устройствах, таких как КМОП. Однако для повышения напряжения на силовом МОП-транзисторе обычно используется вертикальная структура, которую принято называть VDMOS. Как видите, он не может проводить ток, поскольку заблокирован PN-переходом справа. Как заставить его работать?
Между G и S прикладывается прямое напряжение, при этом дно (база) полупроводника P-типа соединяется с полюсом S. Поскольку между G и P находится изолирующий слой из диоксида кремния, то при приложении положительного заряда к G на полупроводнике P образуется слой электронов, который формирует проводящий канал N-типа. Фокус здесь в том, что, как правило, чем толще слой диоксида кремния (GOX), тем меньше вероятность разрушения затвора и тем выше качество трубы. Полюса D и S также полагаются на электроны для проведения электричества, поэтому весь MOSFET включен. Все мы знаем, что чем выше Vgs, тем меньше сопротивление, и вот почему: Чем выше Vgs, тем больше электронов индуцируется.
- Поскольку MOSFET и JFET проводят электричество без PN-перехода между ними, они действуют как резистор. Однако транзистор представляет собой два обратных PN-перехода, поэтому при проведении тока сначала необходимо преодолеть внутреннее электрическое поле PN-перехода. Поэтому, как правило, IGBT и BJT имеют определенное прямое напряжение. Как было проанализировано ранее, частоты IGBT и BJT обычно не так высоки, как у полевых транзисторов, из-за наличия емкости PN-перехода.
- Почему MOSFET после обратного подключения ведет себя как диод? Как показано на рисунке, совершенно очевидно, что естественным образом образуется положительно смещенный PN-переход, который и является объемным диодом. Точно так же, при подаче положительного напряжения Vgs, после проведения
Рассмотрим структуру IGBT
Принцип его работы может быть проанализирован в соответствии с приведенной выше методикой. Как видно из диаграммы эквивалентности, IGBT представляет собой MOSFET, включенный в триодную последовательность. Поэтому на PN-переходе триода появляется прямое напряжение, а емкость перехода также приводит к большим потерям на переключение. Однако в отличие от MOSFET, который проводит электричество только в канальной части, IGBT имеет большую площадь проводимости и может проводить больший ток. Поэтому IGBT обычно используются в случаях высокой мощности и низкой частоты. Кроме того, при обратном напряжении эта часть напряжения добавляется к PNP, поэтому IGBT не поставляется с корпусным диодом и, как правило, не выдерживает более высокого обратного напряжения, необходимо подключать антипараллельный диод снаружи для повышения антинаправляющей способности.
О дистрибьюторе электронных компонентов FAST TURN CHIP
FAST TURN CHIP — контрактный производитель электронной продукции B2B, имеющий ряд точек закупки электронных компонентов. Мы можем найти и приобрести гибридные электронные компоненты и ик по конкурентным ценам для удовлетворения потребностей заказчика. Какие бы компоненты вам ни понадобились, сколько бы их ни было, вы можете приобрести их у Cocreate по разумной цене и с отслеживаемым качеством.
TLV320ADC5140IRTWR
PCA9641BSHP
NCP81239MNTXG
BQ25611DRTWR
PSMN0R7-25 yldx
Для получения коммерческого предложения, пожалуйста, обращайтесь: Мисс Хуанг 15018735409
Сайт компании: https://fastturnchip.cn/
