可控硅
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IGBT應(yīng)用范圍一般都在600V、1KA、1KHz以上區(qū)域,為滿足家電行業(yè)的發(fā)展需求,摩托羅拉、ST半導(dǎo)體、三菱等公司推出低功率IGBT產(chǎn)品,實(shí)用于家電行業(yè)的微波爐、洗衣機(jī)、電磁灶、電子整流器、照相機(jī)等產(chǎn)品的應(yīng)用。
U(溝槽結(jié)構(gòu))--IGBT是在管芯上刻槽,芯片元胞內(nèi)部形成溝槽式柵極。采用溝道結(jié)構(gòu)后,可進(jìn)一步縮小元胞尺寸,減少溝道電阻,進(jìn)步電流密度,制造相同額定電流而芯片尺寸最少的產(chǎn)品。現(xiàn)有多家公司生產(chǎn)各種U-IGBT產(chǎn)品,適用低電壓驅(qū)動(dòng)、表面貼裝的要求。
NPT(非穿通型)--IGBT采用薄硅片技術(shù),以離子注進(jìn)發(fā)射區(qū)代替高復(fù)雜、高本錢(qián)的厚層高阻外延,可降低生產(chǎn)本錢(qián)25%左右,耐壓越高本錢(qián)差越大,在性能上更具有特色,高速、低損耗、正溫度系數(shù),無(wú)鎖定效應(yīng),在設(shè)計(jì)600-1200V的IGBT時(shí),NPT-IGBT可靠性最高。西門(mén)子公司可提供600V、1200V、1700V系列產(chǎn)品和6500V高壓IGBT,并推出低飽和壓降DLC型NPT-IGBT,依克賽斯、哈里斯、英特西爾、東芝等公司也相繼研制出NPT-IGBT及其模塊系列,富士電機(jī)、摩托羅拉等在研制之中,NPT型正成為IGBT發(fā)展方向。
- 外加反向電壓超過(guò)某一數(shù)值時(shí),反向電流會(huì)突然增大,這種現(xiàn)象稱為電擊穿。引起電擊穿的臨界電壓稱為二極管反向擊穿電壓。電擊穿時(shí)二極管失去單向?qū)щ娦?。如果二極管沒(méi)有因電擊穿而引起過(guò)熱,則單向?qū)щ娦圆灰欢〞?huì)被永久破壞,在撤除外加電壓后,其性能仍可恢復(fù),否則二極管就損壞了。因而使用時(shí)應(yīng)避免二極管外加的反向電壓過(guò)高。
二極管是一種具有單向?qū)щ姷亩似骷?,有電子二極管和晶體二極管之分,電子二極管現(xiàn)已很少見(jiàn)到,比較常見(jiàn)和常用的多是晶體二極管。二極管的單向?qū)щ娞匦?,幾乎在所有的電子電路中,都要用到半?dǎo)體二極管,它在許多的電路中起著重要的作用,它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一,其應(yīng)用也非常廣泛。
二極管的管壓降:硅二極管(不發(fā)光類型)正向管壓降0.7V,鍺管正向管壓降為0.3V,發(fā)光二極管正向管壓降會(huì)隨不同發(fā)光顏色而不同。主要有三種顏色,具體壓降參考值如下:紅色發(fā)光二極管的壓降為2.0--2.2V,黃色發(fā)光二極管的壓降為1.8—2.0V,綠色發(fā)光二極管的壓降為3.0—3.2V,正常發(fā)光時(shí)的額定電流約為20mA。
- 在應(yīng)用中有時(shí)雖然保證了柵極驅(qū)動(dòng)電壓沒(méi)有超過(guò)柵極最大額定電壓,但柵極連線的寄生電感和柵極與集電極間的電容耦合,也會(huì)產(chǎn)生使氧化層損壞的振蕩電壓。為此,通常采用雙絞線來(lái)傳送驅(qū)動(dòng)信號(hào),以減少寄生電感。在柵極連線中串聯(lián)小電阻也可以抑制振蕩電壓。
此外,在柵極-發(fā)射極間開(kāi)路時(shí),若在集電極與發(fā)射極間加上電壓,則隨著集電極電位的變化,由于集電極有漏電流流過(guò),柵極電位升高,集電極則有電流流過(guò)。這時(shí),如果集電極與發(fā)射極間存在高電壓,則有可能使IGBT發(fā)熱及至損壞。
在使用IGBT的場(chǎng)合,當(dāng)柵極回路不正?;驏艠O回路損壞時(shí)(柵極處于開(kāi)路狀態(tài)),若在主回路上加上電壓,則IGBT就會(huì)損壞,為防止此類故障,應(yīng)在柵極與發(fā)射極之間串接一只10KΩ左右的電阻。
在安裝或更換IGBT模塊時(shí),應(yīng)十分重視IGBT模塊與散熱片的接觸面狀態(tài)和擰緊程度。為了減少接觸熱阻,最好在散熱器與IGBT模塊間涂抹導(dǎo)熱硅脂。一般散熱片底部安裝有散熱風(fēng)扇,當(dāng)散熱風(fēng)扇損壞中散熱片散熱不良時(shí)將導(dǎo)致IGBT模塊發(fā)熱,而發(fā)生故障。因此對(duì)散熱風(fēng)扇應(yīng)定期進(jìn)行檢查,一般在散熱片上靠近IGBT模塊的地方安裝有溫度感應(yīng)器,當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)將報(bào)警或停止IGBT模塊工作 。
- 和施主相對(duì)的,受主原子進(jìn)入半導(dǎo)體晶格后,因?yàn)槠鋬r(jià)電子數(shù)目比半導(dǎo)體原子的價(jià)電子數(shù)量少,等效上會(huì)帶來(lái)一個(gè)的空位,這個(gè)多出的空位即可視為電洞。受主摻雜后的半導(dǎo)體稱為p型半導(dǎo)體(p-type semiconductor),p代表帶正電荷的電洞。以一個(gè)硅的本質(zhì)半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)明摻雜的影響。硅有四個(gè)價(jià)電子,常用于硅的摻雜物有三價(jià)與五價(jià)的元素。當(dāng)只有三個(gè)價(jià)電子的三價(jià)元素如硼(boron)摻雜至硅半導(dǎo)體中時(shí),硼扮演的即是受主的角色,摻雜了硼的硅半導(dǎo)體就是p型半導(dǎo)體。反過(guò)來(lái)說(shuō),如果五價(jià)元素如磷(phosphorus)摻雜至硅半導(dǎo)體時(shí),磷扮演施主的角色,摻雜磷的硅半導(dǎo)體成為n型半導(dǎo)體。
- 陽(yáng)極與陰極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上,陽(yáng)極和控制極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上(它們之間有兩個(gè)P-N結(jié),而且方向相反,因此陽(yáng)極和控制極正反向都不通)。
控制極與陰極之間是一個(gè)P-N結(jié),因此它的正向電阻大約在幾歐-幾百歐的范圍,反向電阻比正向電阻要大??墒强刂茦O二極管特性是不太理想的,反向不是完全呈阻斷狀態(tài)的,可以有比較大的電流通過(guò),因此,有時(shí)測(cè)得控制極反向電阻比較小,并不能說(shuō)明控制極特性不好。另外,在測(cè)量控制極正反向電阻時(shí),萬(wàn)用表應(yīng)放在R*10或R*1擋,防止電壓過(guò)高控制極反向擊穿。
若測(cè)得元件陰陽(yáng)極正反向已短路,或陽(yáng)極與控制極短路,或控制極與陰極反向短路,或控制極與陰極斷路,說(shuō)明元件已損壞。
可控硅是可控硅整流元件的簡(jiǎn)稱,是一種具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件。實(shí)際上,可控硅的功用不僅是整流,它還可以用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)以快速接通或切斷電路,實(shí)現(xiàn)將直流電變成交流電的逆變,將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電,等等??煽毓韬推渌雽?dǎo)體器件一樣,其有體積小、效率高、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。