Greining á Power Transistor tækni

Þróunarstaða Power Transistors
Eftir áratuga þróun hafa orðið verulegar framfarir. Frá fyrstu tvískauta smára (BJT) til nútíma málmoxíð hálfleiðara sviðsáhrifa smára (MOSFETs) og einangruðum hlið tvískauta smára (IGBT), hafa aflstraumar batnað til muna hvað varðar viðnám, skiptihraða, spennuviðnám og aflþéttleika.

Bipolar Transistor (BJT)
BJT er snemma mikið notaður aflstraumur með mikla straumaukningu og góða línulega eiginleika, en skiptihraði hans er tiltölulega hægur og leiðnartapið er mikið.

Málmoxíð hálfleiðara sviði-áhrif smári (MOSFET)
MOSFETs hafa mikla inntaksviðnám, lágt viðnám og hraðvirka rofaeiginleika, sem gerir þá hentuga fyrir háhraða rofi og lágspennuforrit. Það er mikið notað á sviðum eins og að skipta aflgjafa, DC-DC breytum og rafknúnum ökutækjum.

Einangraður hlið tvískauta smári (IGBT)
IGBT sameinar lágt leiðnartap BJT við mikla inntaksviðnám og hraðvirka rofaeiginleika MOSFET, sem gerir það hentugt fyrir háspennu- og hástraumsnotkun eins og invertera og mótordrif.

Helstu tegundir
Power smári er aðallega skipt í eftirfarandi flokka, hver með sína einstöku eiginleika og notkunarsviðsmyndir:
Lágspennu MOSFET
Aðallega notað í lágspennu- og háhraðaskiptaforritum, svo sem tölvumóðurborðum, rafhlöðustjórnunarkerfum og flytjanlegum rafeindatækjum. Það hefur mjög lágt viðnám, hraðan skiptihraða og litla orkunotkun.

Háspennu MOSFET
Aðallega notað á sviðum eins og orkustjórnun, lýsingu og rafknúnum ökutækjum. Það hefur mikla spennuviðnám og lítið leiðnistap, en skiptihraðinn er tiltölulega lágur.

IGBT
Aðallega notað í háspennu- og hástraumsforritum, svo sem inverterum, tíðnibreytum og mótorstýringarkerfum fyrir rafknúin farartæki. Það sameinar kosti BJT og MOSFET, en gengur illa í hátíðniforritum.

Superjunction MOSFET
Þetta er endurbættur MOSFET sem dregur verulega úr á viðnáminu og bætir þolspennugetu með því að fínstilla smára uppbyggingu. Það er mikið notað í hánýtni aflgjafa og inverterum.

Helstu tæknilegar breytur
Þegar þú velur og notar aflstrauma þarf að huga að eftirfarandi tæknilegu lykilbreytum:
Á viðnám (RDS (kveikt))
Því lægra sem á viðnámið er, því minna á tapið, sem hjálpar til við að bæta skilvirkni kerfisins. Viðnám MOSFET er venjulega lægra en BJT og IGBT.

Hámarksstraumur (ID)
Það vísar til hámarksstraums sem smári þolir og valið ætti að tryggja að hann uppfylli núverandi kröfur hringrásarinnar.

Spennaviðnám (VDS eða VCE)
Það vísar til hámarksspennu sem smári þolir þegar hann er í slökktu ástandi. Kröfur um spennuviðnám eru mismunandi í mismunandi notkunarsviðum og ætti að velja viðeigandi líkan í samræmi við sérstakar þarfir.

Skiptihraði (tr og tf)
Það vísar til þess tíma sem það tekur smári að fara frá því að leiða í að aftengja eða frá því að aftengjast í að leiða. Háhraða rofaforrit krefjast vals á smára með miklum rofahraða.

Aflnotkun (PD)
Það vísar til hita sem myndast af smári við notkun hans. Nauðsynlegt er að velja smára með góða hitaleiðni til að tryggja stöðuga virkni þeirra við mikla aflskilyrði.

Umsóknarsviðsmyndir
Power smári eru mikið notaðir á ýmsum sviðum og eftirfarandi eru nokkrar dæmigerðar notkunarsviðsmyndir:
Skiptastillingaraflgjafi
Við að skipta um aflgjafa eru MOSFET og IGBT mikið notaðir fyrir skilvirka orkubreytingu. MOSFETs eru hentugir fyrir lágspennu rofi aflgjafa, en IGBT eru notaðir fyrir háspennu rofi aflgjafa.

rafknúin farartæki
Mótorstjórnun og orkustjórnunarkerfið í Kína notar mikið IGBT og MOSFET. IGBT er hentugur fyrir háspennu og hástraums mótor drif, en MOSFET er notað fyrir rafhlöðustjórnun og DC-DC breytir.

Photovoltaic inverter
Aflstraumar eru notaðir til að breyta jafnstraumi í riðstraum. IGBT og superjunction MOSFET eru almennt notuð í slíkum afkastamiklum orkubreytingartækjum.

iðnaðar sjálfvirkni
Á sviði iðnaðar sjálfvirkni eru krafttransistorar notaðir fyrir mótor drif, tíðnibreyta og servókerfi. Skilvirkir og áreiðanlegir eiginleikar þess tryggja stöðugan rekstur kerfisins
Framtíðarþróunarstraumar
Power transistor tækni mun halda áfram að þróast og þróast í framtíðinni, með helstu straumum þar á meðal:

Bættu skilvirkni og minnkaðu orkunotkun
Með því að fínstilla smára uppbyggingu og efni, draga enn frekar úr á viðnám og rofa tap, bæta skilvirkni kerfisins og draga úr orkunotkun.

Notkun nýrra efna
Notkun hálfleiðaraefna með breitt bandbil eins og kísilkarbíð SiC og gallíumnítríð GaN í aflstrauma er að verða sífellt útbreiddari. SiC og GaN smári hafa eiginleika háspennuviðnáms, hátíðni og lágs taps og munu gegna mikilvægu hlutverki á sviði skilvirkrar orkubreytingar.

Samþætting og greind
Að samþætta aflstrauma, akstursrásir og verndarrásir í einn pakka til að mynda greindarafleiningu (IPM) einfaldar hönnun og eykur áreiðanleika. Greindar afleiningar verða mikið notaðar á sviðum eins og iðnaðar sjálfvirkni, rafknúnum ökutækjum og heimilistækjum.

Hátíðnibreyting
Með aukningu á hátíðniforritum eins og þráðlausri hleðslu og 5G samskiptum, þurfa krafttransistorar að hafa hærri skiptitíðni. Ný efni og hönnun munu knýja fram þróun kraftrana í hátíðniforritum.

Smávæðing
Með þróun rafeindatækja í átt að þunnum, léttum og þéttum stærðum munu afltransistorar einnig þróast í átt að smærri stærðum og meiri aflþéttleika til að mæta þörfum flytjanlegra og smækkaðra tækja.

 

https://www.trrsemicon.com/transistor/mosfet-transistor/mosfet-ao3406.html