мощные транзисторы

Многие промышленные приложения: электроприводы, системы питания и сварочное оборудование, требуют использования мощных транзисторов. Наиболее распространено применение полупроводниковых радиоэлементов повышенной мощности в цифровой электронике. Без них не обойдутся импульсные источники питания, цепи распределения и коммутации электроэнергии, аудио усилители, схемы управления электродвигателями, стабилизаторы напряжения и ключи электромагнитных реле. Прежде чем купить мощные транзисторы, необходимо уточнить максимальное рабочее напряжение и ток стока. Для этого используют паспорт изделия и график ОБР для импульсного либо статического режима работы. 

Назначение и преимущества мощных СВЧ транзисторов

Мощные СВЧ транзисторы — это полупроводниковые устройства, способные коммутировать токи на сверх высоких частотах от 300 МГц до 100 ГГц. Это диапазон, на котором эксплуатируется радиооборудование передающих станций, устройства мобильной связи, сетевые приборы и периферия. Особенность мощных СВЧ-транзисторов заключается в некоторых характеристиках. Выходная мощность в зависимости от показателя входной частоты указывается в паспорте изделия на определенную частоту, при конкретных значениях питания. Здесь же упоминается КПД.

Выводы СВЧ-транзисторов покрыты тонким слоем золота, что гарантирует протекания токов в поверхностном слое, обеспечивает защиту от коррозии и окисления, снижает потери сигнала. Выводы имеют форму лепестков, это позволяет их комфортное соединение с микрополосковыми линиями. 

Преимущества СВЧ-транзисторов:

• сопротивление открытого канала имеет минимальное значение, что позволяет значительно снизить статические потери;
• высокая скорость коммутации, обеспечиваемая малой входной емкостью, дает возможность применения компонента в цепях приборов со значительными показателями выходных токов и увеличенным диапазоном рабочих частот;
• рост рабочих частот в разы увеличивает эффективность ключа, позволяющую снизить значение емкостей и индуктивностей выходных фильтров, значительно сокращает габариты прибора в целом.

Особенности и сфера применения мощных IGBT NPN транзисторов

Мощные IGBT транзисторы обеспечивают высокие выходные характеристики4, порой превышающие сотню киловатт, успешно эксплуатируются в сложных производственных условиях, включая жесткий температурный режим. При этом полупроводниковые приборы с изолированным затвором обладают безупречной надежностью. Например, в арсенале Infineon существует несколько серий IGBT транзисторов, предназначенных для промышленного применения, с рабочим напряжением от 600 до 1200 В, током до 160 А и температурой кристалла — +175° С.

Полупроводниковые компоненты могут производиться как в дискретном, так и Co-Pack исполнении. В первой версии, в корпусе устройства находится только кристалл кремния или германия, во второй, кроме полупроводникового БТИЗ располагают антипараллельный диод с высоким быстродействием. Для мощных приборов специально разработаны силовые корпуса ТО-274 и ТО-274. Среди многочисленной номенклатуры мощных IGBT транзисторов встречаются модели, способные выдерживать краткосрочный режим короткого замыкания. Они нашли применение в системах промышленных электроприводов.

Существует несколько технологий производства IGBT транзисторов:

1. Punch Through считается стандартной методикой изготовления БТИЗ-приборов с планарным затвором. Транзистор представляет собой N-канальный MOSFET, выполненный на подложке Р-типа. Особенность заключается в сочетании инжектирующего и буферного слоя, обеспечивающего повышенную скорость выключения, сокращение времени и снижение тока рассасывания, а также усиление P-N-P.
2. Технология Non Punch Through подразумевает изготовление чипа с использованием в подложке слоя N-типа, а в основании базы слоя Р-типа. Данное сочетание обеспечивает высокую стойкость к КЗ и пробою. Транзистор БТИЗ с планарным затвором за счет широкой подложки имеет высокое напряжение насыщения, буферный слой отсутствует. Это приводит к уменьшению падения напряжения в цепи коллектор-эмиттер и увеличению времени рассасывания.
3. Особенность технологии Trench в использовании IGBT транзистора с вертикальным затвором. Он формируется в виде глубокой канавки, в основании подложки используется буферный слой. За счет кратчайшего протекания тока и улучшенной структуры эмиттера сокращаются потери на проводимость, и оптимизируется распределение электронов/дырок, что уменьшает напряжение насыщения и на 60% растет ток прибора.

Мощные NPN транзисторы востребованы во всех областях электроники: в системах управления электродвигателями, частотно-регулируемых приводах, сварочном оборудовании, усилителях, передающих устройствах, приемниках, аналоговых микросхемах и цифровых чипсетах.