晶體管你了解多少

• 來源：hth体育官网登录 更新時間：2020-07-03 14:48:29點擊：6次

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  晶體(ti) 管你了解多少

   

  本文來源：ECCN中電網

   

  本文為(wei) 大家介紹“Si晶體(ti) 管”（之所以前麵加個(ge) Si,是因為(wei) 還有其他的晶體(ti) 管，例如SiC）。

   

  雖然統稱為(wei) “Si晶體(ti) 管”，但根據製造工藝和結構，還可分為(wei) “雙極”、“MOSFET”等種類。另外，還可根據處理的電流、電壓和應用進行分類。

   

  下麵以“功率元器件”為(wei) 主題，從(cong) 眾(zhong) 多晶體(ti) 管中選取功率類元器件展開說明。其中，將以近年來控製大功率的應用中廣為(wei) 采用的MOSFET為(wei) 主來展開。

   

  先來看一下晶體(ti) 管的分類與(yu) 特征。

   

  Si晶體(ti) 管的分類

   

  Si晶體(ti) 管的分類根據不同分類角度，有幾種不同的分類方法。在這裏，從(cong) 結構和工藝方麵粗略地分類如下。其中，本篇的主題“功率類”加粗/塗色表示。

   

  雙極晶體(ti) 管和MOSFET中，分功率型和小信號型，IGBT原本是為(wei) 處理大功率而開發的晶體(ti) 管，因此基本上僅(jin) 有功率型。

   

  順便提一下，MOSFET為(wei) Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor的縮寫(xie) ，是場效應晶體(ti) 管 (FET) 的一種。IGBT為(wei) Insulated Gate Bipolar Transistor的縮寫(xie) 。

  
  

   

   

  Si晶體(ti) 管的特征

   

  下麵就雙極晶體(ti) 管、MOSFET、IGBT，匯總了相對於(yu) 晶體(ti) 管的主要評估項目的特征。

   

   

  
  

  對於(yu) 各項目的評估是基於(yu) 代表性的特性進行的，因此存在個(ge) 別不吻合的內(nei) 容。請理解為(wei) 整體(ti) 的傾(qing) 向、特征。另外，這些晶體(ti) 管的結構、工作原理與(yu) 代表性的參數如下。

   

  

   

  雙極晶體(ti) 管（圖中以NPN為(wei) 例）由PN結組成，通過在基極流過電流，而在集電極-發射極間流過電流。如前麵的特征匯總表中所示，關(guan) 於(yu) 驅動，需要根據與(yu) 放大係數、集電極電流之間的關(guan) 係來調整基極電流等。與(yu) MOSFET顯著不同的是，用於(yu) 放大或導通/關(guan) 斷的偏置電流會(hui) 流經晶體(ti) 管（基極）。

   

  另外，MOSFET中有稱為(wei) “導通電阻”的參數，尤其是處理大功率時是重要的特性。但雙極晶體(ti) 管中沒有“導通電阻”這個(ge) 參數。世界上最早的晶體(ti) 管是雙極晶體(ti) 管，所以可能有人說表達順序反了，不過近年來，特別是電源電路中MOSFET是主流，可能很多人都是從(cong) MOSFET用起來的，因此這裏以MOSFET為(wei) 主。下麵言歸正傳(chuan) 。與(yu) 雙極晶體(ti) 管的導通電阻相對應的是VCE(sat)，這是集電極-發射極間的飽和電壓。這是流過既定的集電極電流時，即晶體(ti) 管導通時的電壓降，因此可通過該值求得導通時的電阻。

   

   

   

  MOSFET（圖中以Nch為(wei) 例）通過給柵極施加電壓在源極與(yu) 漏極間創建通道來導通。另外，柵極通過源極及漏極與(yu) 氧化膜被絕緣，因此不會(hui) 流過 “導通”意義(yi) 上的電流。但是，需要被稱為(wei) “Qg”的電荷。

   

  關(guan) 於(yu) MOSFET，將再次詳細介紹。

   

  

   

  IGBT為(wei) 雙極晶體(ti) 管與(yu) MOSFET的複合結構。是為(wei) 了利用MOSFET和雙極晶體(ti) 管的優(you) 點而開發的晶體(ti) 管。

   

  與(yu) MOSFET同樣能通過柵極電壓控製進行高速工作，還同時具備雙極晶體(ti) 管的高耐壓、低導通電阻特征。

   

  工作上與(yu) MOSFET相同，通過給柵極施加電壓形成通道來流過電流。結構上MOSFET（以Nch為(wei) 例）是相同N型的源極與(yu) 漏極間流過電流，而IGBT是從(cong) P型的集電極向N型的發射極流過電流，也就是與(yu) 雙極晶體(ti) 管相同。因此，具有MOSFET的柵極相關(guan) 的參數，以及雙極晶體(ti) 管的集電極-發射極相關(guan) 的參數。

   

  基本工作特性比較

   

  這三種晶體(ti) 管的工作特性各不相同。以下是Vce/Vds相對於(yu) 基本的Ic/Id的特性。功率元器件基本上被用作開關(guan) ，因此一般盡量在Vce/Vds較低的條件下使用。這是在使用的電路條件下，探討哪種晶體(ti) 管最適合時的代表特性之一。

  
  

  

  
  

  
  

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