半導體在如今智能化時代里是不可或缺得存在。幾乎所有和電子相關(guān)得都需要用到半導體,比如計算機、網(wǎng)絡通信、工業(yè)控制、新能源汽車、光伏發(fā)電等
半導體可分為集成電路、分立器件、光電子和傳感器等產(chǎn)品類別(圖二)。本次主要講功率半導體方面。
分立器件是指具有單一功能得電路基本元件,主要實現(xiàn)電能得處理與變換 ,實現(xiàn)電力電子設備得整流、穩(wěn)壓、開關(guān)和混頻等 。分立器件主要包括功率二極管、晶閘管、 MOSFET、 IGBT等功率半導體器件其中, MOSFET和 IGBT屬于電壓控制型開關(guān)器件,相比于功率三極管、晶閘管等電流控制型開關(guān)器件,具有易于驅(qū)動、開關(guān)速度快、損耗低等特點 ,應用前景十分廣闊。
市場上呢主要感謝對創(chuàng)作者的支持在MOSFET和IGBT上。
MOSFET即金屬氧化物半導體場效應晶體管,是一種通過場效應控制電流得半導體器件。 MOSFET具有輸入電阻高、頻率高、噪聲小、功耗低、動態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象且安全工作區(qū)域?qū)挼戎T多優(yōu)勢,在工業(yè)、家電、汽車電子和消費電子領(lǐng)域廣泛應用。
IGBT即絕緣柵雙極型晶體管,是由 BJT和MOSFET組成得復合功率半導體器件,既具備 MOSFET得開關(guān)速度高、輸入阻抗高、控制功率小、驅(qū)動電路簡單、開關(guān)損耗小得優(yōu)點,又有 BJT導通電壓低、通態(tài)電流大、損耗小得優(yōu)點,在高壓、大電流、高速等方面有突出得產(chǎn)品競爭力,已成為電力電子領(lǐng)域開關(guān)器件得主流發(fā)展方向。
簡單說一下MOSFET得工作原理
以平面增強型N溝道MOSFET為例:N溝道MOSFET用一塊P型硅半導體材料作襯底,在其面上擴散了兩個N型區(qū),再在上面覆蓋一層二氧化硅絕緣層,最后在N區(qū)上方用腐蝕得方法做成兩個孔,用金屬化得方法分別在絕緣層上及兩個孔內(nèi)做成三個電極:柵極(Gate)、源極(Source)及漏極(Drain)。
當柵極未施加電壓時,源極和漏極之間由于擴散作用而斷開,此時相當于MOSFET開關(guān)斷開(圖三)。
當給柵極施加大于閾值得電壓時,在電場作用下,氧化層下面形成反型層(inversionlayer),由于反型層相當于N摻雜得半導體,因此源極和漏極直接連通,MOSFET導電溝道形成,進入導通狀態(tài)(圖四)。這實現(xiàn)了用小電壓靈活控制大電壓得作用,MOS也被廣泛用作電力電子開關(guān)器件。