Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
59
Добавлен:
18.02.2017
Размер:
392.33 Кб
Скачать

39

4. Биполярные транзисторы с изолированным затвором

Биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ)1 можно рассматривать как сочетание мощного биполярного транзистора и управляющего МОП-транзистора. Управление БТИЗ осуществляется напряжением затвора, как и в случае МОП-транзистора, поэтому мощность, затрачиваемая на управление, невелика. Структура БТИЗ показана на рис. 4.9. Она похожа на структуру вертикального МОП-транзистора. Отличие заключается в том, что область коллектора является сильно легированной областью p + - типа. Добавление p - слоя приводит к образованию биполярного p-n-p-транзистора.

Рис. 4.9

Рис. 4.10

Рис. 4.11

Эквивалентная схема такого комбинированного устройства показана на рис. 4.10. Условное графическое обозначение БТИЗ показано на рис. 4.11. Обратим внимание на то, что электроды транзистора принято называть «эмиттер», «коллектор» и «затвор».

Недостаток высоковольтных МОП-транзисторов заключается в том, что они имеют значительное сопротивление открытого канала при

1 Часто используют аббревиатуру IGBT – от английского Insulated Gate Bipolar Transistor.

40

номинальном напряжении, превышающем 500 В. По этой причине потери в канале могут превышать потери биполярных транзисторов с таким же номинальным напряжением.

Слой p + в биполярном транзисторе с изолированным каналом инжектирует дырки в обедненный слой n, что значительно уменьшает сопротивление этого слоя. В результате напряжение между коллектором и эмиттером БТИЗ в открытом состоянии значительно меньше, чем напряжение сток-исток МОП-транзистора. Это одно из основных преимуществ БТИЗ. Недостатком этих приборов является меньшее быстродействие по сравнению с МОП-транзисторами. Уменьшение быстродействия вызвано накоплением заряда неосновных носителей в базе p-n-p-транзистора.

Рассмотрим кратко характеристики БТИЗ. Выходной характеристикой называют зависимость тока коллектора I к от напряжения коллектор-эмиттер U кэ при фиксированном напряжении между затвором и эмиттером

Iк = f (Uкэ )U зэ = const .

Выходная характеристика БТИЗ показана на рис. 4.12. Она подобна выходной характеристике МОП-транзистора.

I K , A

U З =Э

1

U З =Э

1

U

З

=Э

1

U

З

=Э

9

U K Э , B

Рис. 4.12

Передаточная характеристика БТИЗ – зависимость тока стока от напряжения затвор-эмиттер при фиксированном напряжении между коллектором и эмиттером

<100
>100

41

Iк = f (U зкэ )Uкэ = const .

Биполярные транзисторы с изолированным затвором очень удобны для высоковольтных ( В) устройств, работающих на относительно невысоких частотах ( кГц). БТИЗ устойчивы к лавинному пробою, что позволяет применять их при напряжениях, близких к максимальным.

Положительные качества БТИЗ перед обычными биполярными транзисторами заключаются в существенно меньшей мощности сигналов управления, способности выдерживать высокие обратные напряжения. БТИЗ в значительной степени вытеснили биполярные транзисторы и тиристоры в мощных импульсных источниках вторичного электропитания. Они широко используются в устройствах управления электрическими двигателями, инверторах, мощных системах бесперебойного питания.

5.Выводы

1.Полевой транзистор (ПТ) – полупроводниковый прибор, в котором регулирование тока осуществляется изменением сопротивления проводящего канала с помощью поперечного электрического поля. Ток полевого транзистора обусловлен потоком основных носителей.

2.Электроды полевого транзистора называют истоком (И), стоком

(С)и затвором (З). Управляющее напряжение прикладывается между затвором и истоком. Полевой транзистор можно рассматривать как источник тока, управляемый напряжением затвор-исток.

3.По конструкции полевые транзисторы можно разбить на две

группы:

- с управляющим p–n-переходом;

- с металлическим затвором, изолированным от канала диэлектриком (МОП-транзисторы).

4.МОП-транзисторы находят широкое применение в современной электронике. В ряде областей, в том числе в энергетической электронике, они почти полностью вытеснили биполярные транзисторы.

5.Силовые МОП-транзисторы имеют вертикальную структуру. Электрод стока расположен внизу, а не в одной плоскости с истоком, как у маломощных МОП-транзисторов

Соседние файлы в папке Лекции_ИКИТ