功率半导体器件

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功率半导体器件

分类

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A[功率半导体器件]-->B[功率二极管]-->单极型二极管
B-->双极型二极管
A-->C[功率开关器件]-->晶闸管类器件
C-->D[功率晶体管]-->功率MOS器件
D-->功率双极晶体管
D-->IGBT

发展

  1. 功率二极管

    • 单极型二极管（应用于低于100V的场合）

      肖特基结构二极管

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      采用肖特基结构适合

      • 优点：没有电导调制效应，所以反向恢复速度特别快

      • 缺点：1）没有电导调制效应，所以通态导通电阻较大

        ​ 2）肖特基结构拥有镜像势垒降低效应和遂川效应，使得反向漏电流较大

      为了改进反向漏电流大的问题，于是在肖特基的基础上引入PN结

      结势垒肖特基二极管(JBS结构二极管)

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      引入PN结,在正向导通时不注入，只是用来改善反向阻断特性，适合在低压高频场合

    • 双极型二极管

      PiN结构二极管

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      • 优点：可以实现大功率（高压，大电流），即不仅能承担高压，而且通态导通电阻小（PN结在正向时，在N-区中注入大量非平衡载流子，产生电导调制效应）
      • 缺点：因为电导调制效应，所以反向恢复时间较长，不太适合高频

      MPS结构二极管

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      将肖特基结构引入到PiN二极管中，正向导通时，注入电流，在N-区中有电荷的存储，有电导调制效应，同时改变了载流子的分布，反向恢复特性有了较大的改善

      SSD结构二极管

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      SPEED结构二极管

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  2. 功率开关器件

    • 晶闸管（功率开关器件中具有最高耐压容量与最大电流容量的器件，即功率容量最大的器件）

      • 普通晶闸管（半控型晶闸管）

      • GTO(门极可关断晶闸管)

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        关断增益≈3-5，即门极（门极为多个小单元组成）电流小于阴极电流，所以会在关断过程中造成不均匀关断（靠近门极先关断）

      • IGCT(集成门极换流晶闸管，关断增益为1的GTO)

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    • 功率双极晶体管（IGBT完全优于，基本被淘汰）

    • 功率MOSFET