电力电子器件

1、场效应管概述

（1）场效应管（FET）是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件。与之前的三极管不同，三极管采用两种载流子运动工作被称为双极型晶体管，属于电流控制器件，而场效应管则是采用半导体中的多数载流子导电，因而被称为单极性晶体管，属于电压控制器件，场效应管分为结型和绝缘栅型两种，然而这两种结构均有N沟道和P沟道两种类型。

（2）结型场效应管

结型场效应管分为P沟道和N沟道两种，以N沟道为例，制作时先采用一块N型半导体作为衬底，在N型半导体上挖出两个空缺，填入P型半导体，制作两个P区，并将这两个P区连接在一起，引出电极称为栅极G，N型半导体的两端各引出一个电极，记为源极S和漏极D，P区与N区交界面形成耗尽层，漏极与源极之间的非耗尽层称为导电沟道。结构符号如图所示：

（3）绝缘栅型场效应管

绝缘栅型的场效应管的栅极与源极，栅极与漏极之间均采用二氧化硅隔离，因而被称为绝缘栅型场效应管，也称为MOS，绝缘栅型场效应管分为P沟道和N沟道两种，每种又细分为耗尽型和增强型，凡是栅极G和源极S之间的电压为零时漏极电流也为零的管子均属于增强型，栅极G和源极S之间的电压为零时漏极电流不为零的管子均属于耗尽型，这四种MOS的符号如下图所示：

2、场效应管与三极管的比较

（1）场效应管采用栅—源电压控制漏极电流，栅极基本不取电流，而三极管工作时基极总要索取一定的电流，因此，在输入电阻要求高的场合选用场效应管，而若信号源可以提供一定给的电流，则可以选用三极管。

（2）由于结构的原因，场效应管比三极管的温度稳定性好，抗辐射能力强，在环境条件变化大的情况下应选用场效应管。

（3）场效应管噪声系数很小，所以低噪声放大器的输入级要求信噪比较高的电路应选用场效应管。

（4）场效应管的漏极和源极可以互换使用，但是三极管的集电极和发射极互换之后特性差异很大。

（5）超效应管的栅—源电压可以很高，因而可以用于电压比较高的电路中。

3、普通晶闸管

（1）晶闸管主要有三个电极，即阳极A，阴极K，门极G（控制端），晶闸管内部是PNPN四层半导体结构，晶体管道通的工作原理可以用双晶体管模型来解释，其内部结构和元件符号如下图所示。

4、门极可关断晶闸管

（1）门极可关断晶闸管简称GTO，相比普通晶闸管，GTO可以在门极施加反向脉冲电流使其关断。

（2）GTO和普通晶闸管一样，是PNPN四层半导体结构，但是和普通晶闸管不同的是，GTO内部包含数十个甚至数百个共阳极的小GTO元，这种特殊结构是为了实现门极控制关断而设计的。