功率半导体分立器件怎么分类

功率器件

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什么是分立器件呢?分立器件的“分立”一词是相对集成电路而言的,分立器件是单一的一个器件,具有单一的基本功能,分立器件可以说是集成电路的“始祖”,第一个二极管出现于1947年,比最早的集成电路早大约10年时间。集成电路是将大量电子元件包括分立器件集成于一块晶片上形成的,如果说集成电路是将成千上万个PN结集成到一块晶片上,而分立器件则只在晶片上形成一个或少量的PN结,实现一些相对简单的功能。

功率半导体分立器件可以按照不同的分类标准进行分类,以下是常见的几种分类方法:

按照器件的基本构造分类:功率半导体分立器件可以分为二极管、三极管、四极管等几类,其中二极管和三极管是最基本的功率器件,四极管相对较少使用。

按照器件的导通类型分类:功率半导体分立器件可以分为开关型和线性型两类。开关型器件通常用于电源开关、电机控制等领域,能够实现高效的功率转换;线性型器件则适用于需要进行精确控制的场合,例如电压调节、电流调节等。

按照器件的应用领域分类:功率半导体分立器件可以根据其在不同领域的应用情况进行分类。例如,IGBT适用于高压、高频电源开关、电机驱动、变频器等领域;可控硅和晶闸管则广泛应用于电源开关、电机控制、交流电源调节等领域。

按照器件的工作温度范围分类:功率半导体分立器件可以分为低温器件、常温器件和高温器件。低温器件适用于0℃至70℃的环境,常温器件适用于-40℃至125℃的环境,而高温器件适用于125℃以上的高温环境。

根据不同的分类标准,功率半导体分立器件可以被归类到不同的类别中,这有助于人们根据具体的应用需求选择合适的器件。

按照器件结构,分为二极管、功率晶体管、晶闸管等,其中功率晶体管分为双极性结型晶体管(BJT)、结型场效应晶体管(JFET)、金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。

按照功率处理能力,分为低压小功率半导体分立器件、中功率半导体分立器件、大功率半导体分立器件和高压特大功率半导体分立器件。

按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的性质, (除功率二极管外)可分为电流驱动型与电压驱动型。

电流驱动型:通过从控制端注入或抽出电流实现其关断的功率半导体分立器件。

电压驱动型:通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号实现导通或关断的功率半导体器件。

按照控制电路信号对器件的控制程度,可分为不可控型、半控型和全控型。

不可控器件:不能通过控制信号来控制其通断的功率半导体分立器件,代表器件为功率二极管;

半控器件:通过控制信号能够控制其导通而不能控制其关断的功率半导体分立器件,代表器件为晶闸管及其大部分派生器件;

全控器件:通过控制信号既能够控制其导通,又能够控制其关断的功率半导体分立器件,代表器件有绝缘栅双极晶体管、功率场效应晶体管、门极可关断晶闸管等;

按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况,可分为单极型器件、双极型器件和复合型器件。

单极型器件:有一种载流子(电子或空穴)参与导电的功率半导体分立器件;

双极型器件:由电子和空穴两种载流子参与导电的功率半导体分立器件;

复合型器件:由单极型器件和双极型器件集成混合而成的功率半导体分立器件;

按照功率半导体器件衬底材料的不同,现有的功率半导体分立器件的材料可分为三代:

第一代半导体材料主要是以锗(早期产品,现已不常见)和硅为代表。

第二代半导体材料主要是以砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)为代表的化合物半导体材料。

第三代半导体材料主要是以即碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的宽禁带半导体材料。

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