
- •Электронный учебно- методический комплекс
- •Униполярные транзисторы
- •Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом (ПТУП)
- •Обозначение и схема включения
- •Структура транзистора с управляющим p-n-переходом
- •В ПТУП область затвора отделена от объема канала p-n-переходом, смещенным в обратном направлении.
- •На управляющий pn-переход можно подавать только обратное напряжение, и поэтому ПТУП работает в
- •В отличие от биполярных транзисторов в данном случае управление осуществляется потоком основных носителей
- •При некотором значении Uзи ОПЗ занимает весь канал ( 2w d0 ) –
- •Форма канала при различных значениях напряжений на затворе и стоке
- •Вольт-амперные характеристики ПТУП
- •Выходная характеристика ПТУП
- •Передаточная характеристика ПТУП
- •Расчет характеристик ПТУП
- •С ростом напряжения затвора крутизна для полевого транзистора с управляющим pn-переходом падает.
- •В настоящее время разработаны ПТУП на основе GaAs, SiC, Ge, однако наибольшее распространение
- •Влияние температуры на параметры транзистора с управляющим переходом
- •Варианты конструкции ПТУП
- •К расчету МДП-структуры
- •МДП-транзистор
- •Условные обозначения МДП-транзисторов
- •Структуры и обозначения МДП- транзисторов
- •МДП-транзистор со встроенным каналом
- •МДП-транзистор с индуцированным n-каналом
- •Закрытие встроенного канала
- •Сделаем следующие основные допущения:
- •Расчет характеристик МДП-транзистора
- •Выходная ВАХ МДП-
- •три основные рабочие области на выходной характеристике МДП-транзистора
- •Вобласти 1 МДП-транзистор, как и биполярный, работающий в ключевом режиме, заперт.
- •Передаточная х-ка МДП-
- •Передаточная х-ка МДП-
- •Варианты включения полевого транзистора
- •Преимущества МДП-транзисторов по сравнению с биполярными
- •Силовые
- ••В области коммутируемых токов до 50 А и напряжений до 500 В основными
- •Классификация силовых полупроводниковых элементов по структуре и принципу действия
- •История
- •История
- ••Полевые МОП-транзисторы (МОП ПТ) легко управляются, однако главным параметром, ограничивающим область их применения,
- •История
- •История
- •История
- •История
- •IGBT имеет:
- •IGBT
- ••По своей внутренней структуре БТИЗ представляет собой каскадное включение двух электронных ключей: входной
- •Схематичное изображение внутренней структуры БТИЗ
- •Условные графические обозначения БТИЗ, используемые на принципиальных схемах различными разработчиками
- ••Прибор введён в силовую цепь выводами биполярного транзистора E
- •БТИЗ сочетает достоинства двух основных видов транзисторов:
- •силовые сборки (модули)
- ••Коммерческое использование IGBT началось с 80-х годов и уже претерпела четыре стадии своего
- ••Рабочие показатели БТИЗ с переходом от поколения к поколению меняются следующим образом (список
- •Силовой МОП ПТ с V-образной канавкой
- •Структура D-МОП
- •Силовой MOSFET (SIPMOS
- •Основная
- •Структура U-образного
- •Работа при обратном напряжении (закрытый канал )
- •Работа при обратном напряжении (открытый канал и малое отрицательное напряжение VСИ )
- •Работа при обратном напряжении (открытый канал и большое отрицательное напряжение VСИ )
- •Устройство и особенности работы
- •Структура БТИЗ-
- •Структура БТИЗ-транзистора (со смыканием)
- ••IGBT сочетают в себе два транзистора в одной полупроводниковой структуре: биполярный (образующий силовой
- •IGBT с планарной NPT (не смыкаемой) структурой затвора
- •Процесс включения IGBT
- ••Необходимо отметить, что названия противоречат физическим принципам прибора
- •Силовой MOSFET (SIPMOS
- •Схематичный разрез структуры IGBT
- ••При подаче достаточного положительного напряжения управления между затвором и истоком (MOС ПТ) или
- ••При подаче на изолированный затвор
- ••При включенном биполярном транзисторе в n– область идут встречные потоки носителей (электронов и
- ••Хотя по сравнению с линейным сопротивлением MOSFET в открытом состоянии, IGBT имеет дополнительное
- •ВАХ MOSFET
- •Семейство
- •Зависимость
- ••Для IGBT с номинальным напряжением в диапазоне 600-1200 В в полностью включённом состоянии
- ••Структурная схема силовых MOSFET как и IGBT состоит из кремниевой микроячеистой структуры с
- •Структура IGBT IV поколения, выполненного по технологии "утопленного" канала (trench-gate technology) (справа)
- •Основные области применения и промышленное производство IGBT-модулей в
- •Схема включения IGBT- модуля типа
- ••На сегодняшний день IBGT как класс приборов силовой электроники занимает и будет занимать
- •Дальнейшее развитие IGBT связано с требованиями рынка и будет идти по пути:
- ••развития "интеллектуальных" IGBT (с встроенными функциями диагностики и защит) и модулей на их
- •Области применения и ограничения в
- ••Сегодня IGBT модули производятся на прямые напряжения 6.5 кВ, 4.5 кВ, 3.3 кВ

Силовой MOSFET (SIPMOS
Siemens)

Схематичный разрез структуры IGBT


•При подаче достаточного положительного напряжения управления между затвором и истоком (MOС ПТ) или эмиттером (IGBT)
возникает инверсионный слой (проводящий канал) в р-области под затвором. Электроны
могут проводиться от истока или эмиттера к n- дрейфовой области через этот канал. В
противоположность идентичным структурам MOSFET и IGBT, включающих n- зону, различия в третьем электроде, который будет определять все последующие функции.

•При подаче на изолированный затвор
положительного смещения возникает проводящий канал в р‒области (на рисунке обозначен пунктирной линией) и включается
соответствующий МДП транзистор, обеспечивая открытие биполярного p-n-p
транзистора. Между внешними выводами ячейки ‒ коллектором и эмиттером начинает протекать ток. При этом ток стока МДП транзистора оказывается усиленным в (β+1) раз.

•При включенном биполярном транзисторе в n– область идут встречные потоки носителей (электронов и дырок), что ведет к падению сопротивления этой области и дополнительному уменьшению остаточного напряжения на приборе

•Хотя по сравнению с линейным сопротивлением MOSFET в открытом состоянии, IGBT имеет дополнительное пороговое напряжение на pn-переходе коллектора, но напряжение на открытом высоковольтном IGBT (более 400 В) меньше, чем у MOSFET из-за
обогащения основными носителями высокоомной n- зоны

ВАХ MOSFET
и IGBT в статическом
режиме

Семейство
выходных ВАХ IGBT-
транзистора

Зависимость
напряжения
насыщения коллектор- эмиттер от напряжения
затвор-эмиттер