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半导体的分类及机能

文章来历:东莞1818体育直播半导体无穷公司 人气:24 颁发时候:2021-04-06 15:29:17
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功率半导体器件分类和机能对照

担任功率开关的半导体器件便是功率半导体器件,大抵有三大类。
       (1)二极管(Diode):开关状况由主电路(功率电路)本身节制,是以又称为一主动开关、不可控开关。
       (2)可控硅( Silicon  controlled  rectifier):又称为Thyristor(半导体闸流管),可以或许被低功率的节制旌旗灯号翻开,但只能由主电路(功率电路)本身来关断而不能被节制旌旗灯号关断,是以又被称为半可控开关。
       (3)可控开关(Controllable switch):守旧与关断都能由 低功率的节制旌旗灯号完成。  今朝,商品化的半导体可控开关包罗GTO、IGCT、田T与GTR、IGBT、VMOS,其电路标记如图1所示。

 半导体功率开关的电路标记
图1 半导体功率开关的电路标记
      在半导体器件范围利用之前,电子管也曾普遍用作功率开关。此刻,功率半导体器件几近全数代替了电子管器件,是由于咱们出格在乎功率开关的效。电子管器件本身的功耗很高,并且不能传递充足的电流。就像《西纪行》里的“猪八戒”,固然气力大,可是耐力不行,并且吃得太多;咱们更须要“孙悟空”,效力高、耐力强,吃的还未几。换言之,便是“马儿要跑,最好还要不吃草”。
效力降落包罗两个方面的身分。
      ·跟着能量花费量的增添,能量的本钱随之增添。
      ·跟着能量花费量的增添,设想的庞杂程度增添,特别是开关器件的散热题目变得尤其凸起。表征这一身分的首要参数——“热阻”,便是半导体器件的焦点参数之一。
1.抱负的功率开关
      抱负的功率开关波形如图2所示,具有以下几个特点。
 
图2 抱负的功率开关波形
     ·守旧、导电状况能传输无穷量的电流。
     ·关断、不导电状况本事受无穷量的电压。
     ·守旧、导电状况下,本身的电压降为0。
     ·关断、不导电状况下,本身的泄漏电流为0。
     ·不限定开关的操纵速率,回升时候和降落时候为0。
     从上述特点来看,机器开关是比拟抱负的,可是开关速率低,难以完成主动节制。
2.实际中的功率开关
     实际中的电子功率开关波形如图3所示,其特点以下。
 
图3 实际中的功率开关波形
     ·功率容量受限:首要受限身分是电流。
      开关速率受限:功率开关的守旧与关断须要必然的时候,此时候内的功率开关处于缩小状况,由 此带来的功耗称为开关功耗。
     ·守旧、导电状况存在导通压降(饱和压降),由 此带来的功耗称为通态功耗,也称为传输功耗、传导功耗。
     ·关断、不导电的状况下存在泄漏电流,由此带来的功耗称为静态功耗。
3.罕见功率半导体器件的工艺手艺水 平比拟
      罕见功率半导体器件的工艺手艺程度比拟见表1。为了对照,也将根基加入支流利用范畴的电子管并参加内。
表1
范例 商用年月 电压规格 电流规格 开关频次 功率容量 驱动电路 正文
GVT(1) 1920s(2) 20kV 10A 10MHz 100kW 比拟简略 1950s后利用渐少
MTR(3) 1920s 25kV 20A 10MHz 100kW 不须要 1950s后利用渐少
RD(4) 1950s         不须要 开关不可控
SCR 1957 6kV 3.5kA 500Hz 100s(5)MW 简略 栅控不可关断
GTO 1962 8kV 8kA 1kHz 10sMW 很是简略 功率容量最高
IGCT 1990s 4.5kV 2.2kA 2kHz 10sMW 很是简略 功率容量最高
BJT 1960s 1.2kV 40A 5kHz 1kW 庞杂 利用渐少
GTR 1970s 1.2kV 400A 5kHz 1MW 比拟简略 利用渐少
VMOS 1976 500V 200A 1MHz 100kW 很是简略 高频机能最好
IGBT 1983 6.5kV 2.4kA 150kHz 100sKW 很是简略 综合机能好
       (1) GVT:Gate controled Vacuum Tube,栅控电子管,包罗三极管与多栅管。
       (2) 1920s:20世纪20 年月,即 1920~1929 年,以下类同。
       (3) MTR:Mercury Tube Rectifier,汞蒸气二极管,水银整流器,大功率电子二极管的支流。
       (4) RD:Silicon Rectifying Diode,硅半导体二极管,功率半导体二极管的支流。
       (5) 100sMW:l00MW以上,数百兆瓦,1MW= l000kW,以下类同。
4.功率半导体 器件的利用范畴
       功率半导体器件的普通利用范畴见表2。
 表2 功率半导体器件的普通利用范畴
功率半导体器件的普通利用范畴
       (1)DIP-IPM:双列直插封装的IPM。
       (2)IPM:智能功率模块,罕见的是IGBT类,也有VMOS类。

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