itciskra.ru
Структура IGBT транзистора состоит из четырех основных элементов: эмиттера, базы, коллектора и затвора. Эмиттером и коллектором являются призматические области, образованные из полупроводникового материала. База, область полупроводникового материала между эмиттером и коллектором, является ключевым элементом для управления током, протекающим через IGBT.
Основное отличие структуры IGBT от структуры ДМОП заключается в том, что IGBT имеет дополнительный слой изоляции, разделяющий затвор от базы. Затвор, образованный из полупроводникового материала с импурностями противоположного типа эмиттеру и коллектору, служит для управления током в базе, что позволяет регулировать ток в остальной части IGBT транзистора.
Что такое IGBT транзистор и как он отличается от ДМОП транзистора
IGBT транзистор внешне похож на ДМОП транзистор, но имеет важные отличия внутренней структуры. Главное отличие между IGBT и ДМОП состоит в том, что у IGBT транзистора присутствует биполярная структура базы, что позволяет управлять большими токами, а у ДМОП транзистора биполярная структура отсутствует.
IGBT транзистор состоит из трех основных слоев: эмиттера, коллектора и базы. Эмиттер и коллектор соединены с помощью слоя N+ и P+, образуя p-n переход, а база представляет собой область N-, которая разнесена диэлектриком от эмиттера и коллектора. Контрольные электроды находятся на поверхности базы и служат для управления током между эмиттером и коллектором.
IGBT транзистор обеспечивает высокую эффективность и надежность, благодаря комбинации преимуществ биполярного транзистора и МОП-транзистора. Он имеет высокую способность переключения, низкое сопротивление включения и выключения, а также низкое сопротивление в рабочем режиме. IGBT транзисторы широко используются в промышленности для работы с высокими токами и напряжениями.
Интродукция
Основное отличие IGBT-транзистора от ДМОП-транзистора заключается в его структуре. В IGBT-транзисторе, в отличие от ДМОП-транзистора, реализовано устройство по предотвращению возникновения подкрайней обедненной области. Это позволяет IGBT-транзистору иметь высокую пропускную способность для тока и низкое сопротивление при включенном состоянии, а также высокую степень отключения при выключенном состоянии.
| Параметр | IGBT | ДМОП |
|---|---|---|
| Структура | Биполярный транзистор + Полевой транзистор | Полевой транзистор |
| Пропускная способность | Высокая | Ограниченная |
| Сопротивление | Низкое при включенном состоянии | Высокое |
| Степень отключения | Высокая | Низкая |
Таким образом, IGBT-транзистор широко применяется в силовых электронных устройствах, таких как инверторы частоты, преобразователи энергии, системы управления электродвигателями и другие, благодаря своим высоким производительностным характеристикам и надежности.
Определение транзистора
Биполярный транзистор состоит из трех областей — базы (B), коллектора (C) и эмиттера (E). Он работает на основе двух переходов p-n и имеет три вывода. Параметры БТ, такие как усиление, мощность, скорость коммутации, зависят от конструкции и материалов, используемых в процессе производства.
Полевой транзистор, с другой стороны, состоит из трех областей — истока (S), стока (D) и затвора (G). Этот тип транзистора работает на основе электростатического контроля и не требует формирования переходов p-n. Он имеет высокоомный вход и низкоомный выход, что обеспечивает низкие потери мощности в схеме.
ИГБТ (биполярный транзистор со изолированным затвором) — это трехслойное полупроводниковое устройство, которое объединяет преимущества биполярного и полевого транзисторов. Оно имеет высокое входное сопротивление, низкое выходное сопротивление и способно коммутировать большие токи.
Таким образом, транзистор — это ключевой элемент электронных устройств, который позволяет управлять и обрабатывать электрические сигналы, обеспечивая возможность усиления и коммутации сигналов.
Структура ДМОП транзистора
Структура ДМОП транзистора включает в себя следующие элементы:
- Затвор (Gate): это металлический электрод, разделенный от канала транзистора тонким слоем изоляции, обычно оксидом кремния.
- Канал (Channel): это полупроводниковый слой, расположенный между истоком и стоком транзистора. Канал обладает определенной проводимостью, которую можно управлять с помощью затвора.
- Исток (Source): это контактный электрод, который является источником носителей заряда в канале транзистора.
- Сток (Drain): это контактный электрод, куда направляются носители заряда из канала транзистора.
Когда на затворе появляется электрическое напряжение, создается электрическое поле, которое меняет проводимость канала. В зависимости от полярности напряжения на затворе, канал может быть открыт или закрыт для потока носителей заряда.
Структура ДМОП транзистора позволяет эффективно управлять потоком тока в полупроводниковом устройстве, что делает его полезным для широкого спектра применений, от электроники мощности до микропроцессоров.
Структура IGBT транзистора
Эмиттером является подложка из базового материала, обычно кремния. На эмиттер наносится слой материала с положительной легировкой, например, с обогащенным твердым или жидким эмиттером.
База IGBT транзистора состоит из двух слоев: обогащенной и разреженной области. Обогащенный слой базы имеет обычную резистивность и выполняет функцию контакта с эмиттером. Разреженный слой базы является переключающим регионом, где создается напряжение Uce, необходимое для переключения транзистора.
Коллектор — это область положительной легировки, которая окружает базу и эмиттер. Коллектор обычно наносится на основу и служит для экранирования базы от внешнего мира и установления соединения с анодом.
Общая структура IGBT транзистора позволяет ему работать как усилитель или ключ во многих схемах управления энергией. Благодаря высокому входному сопротивлению и низким потерям мощности, IGBT транзисторы нашли применение в таких областях, как промышленные приводы, солнечные источники энергии и электронные конвертеры.