Sebagai blok binaan sistem elektronik yang paling asas, peranti kuasa semikonduktor memainkan peranan penting dalam pelbagai industri, termasuk elektronik automotif, elektronik pengguna, komunikasi rangkaian, peralatan elektronik, aeroangkasa, peralatan ketenteraan, instrumentasi, automasi industri dan elektronik perubatan. Dalam artikel ini, Chendaxing akan memperkenalkan definisi dan klasifikasi peranti kuasa.
Bagaimanakah Peranti Semikonduktor Kuasa Diskret Ditakrifkan?
Peranti diskret semikonduktor kuasa (Peranti Elektronik Kuasa), juga dikenali sebagai peranti elektronik kuasa, merujuk kepada peranti elektronik yang boleh digunakan secara langsung dalam litar utama untuk memproses tenaga elektrik, dengan itu mencapai penukaran atau kawalan kuasa. Fungsi mereka terutamanya dikategorikan kepada penukaran kuasa, penguatan kuasa, pensuisan kuasa, perlindungan litar dan pembetulan.
Peranti diskret semikonduktor kuasa boleh dikelaskan secara meluas kepada dua kategori utama: peranti diskret semikonduktor kuasa (termasuk modul kuasa) dan litar bersepadu semikonduktor kuasa (IC Kuasa). Antaranya, peranti diskret semikonduktor kuasa merujuk kepada peranti semikonduktor yang direka untuk melaksanakan fungsi asas tertentu dan tidak boleh dibahagikan lagi secara fungsi.
Pada tahun 1957, General Electric (GE) di Amerika Syarikat membangunkan thyristor gred-perindustrian pertama di dunia, menandakan kelahiran peranti semikonduktor kuasa diskret. Pembangunan peranti semikonduktor kuasa diskret telah melalui peringkat pertama berpusat pada thyristor, peringkat kedua yang diwakili oleh MOSFET dan IGBT, dan kini memasuki peringkat baharu berpusat pada-peranti semikonduktor celah jalur lebar.
Bagaimanakah Peranti Semikonduktor Kuasa Diskret Dikelaskan?
Berdasarkan struktur peranti, ia dikelaskan kepada diod, transistor kuasa, thyristor, dan lain-lain. Antaranya, transistor kuasa dibahagikan lagi kepada transistor simpang dwikutub (BJT), medan simpang-transistor kesan (JFET), logam-oksida-medan semikonduktor-transistor kesan (MOSFET) dan transistor bipolar get {BT{5}}tebat (IG).
Berdasarkan keupayaan pengendalian kuasa, ia dikelaskan kepada peranti semikonduktor diskret-bervoltan rendah,-berkuasa rendah; sederhana-peranti semikonduktor diskret kuasa; peranti semikonduktor diskret kuasa tinggi-; dan peranti semikonduktor diskret bervoltan tinggi-, ultra-tinggi-.
Berdasarkan sifat isyarat yang digunakan antara terminal kawalan dan terminal biasa oleh litar pemacu (tidak termasuk diod kuasa), ia boleh dikelaskan kepada jenis-didorong dan voltan-arus.
Didorong semasa-: Peranti diskret semikonduktor kuasa yang dimatikan dengan menyuntik atau mengekstrak arus daripada terminal kawalan.
Voltan-didorong: Peranti semikonduktor kuasa yang dihidupkan atau dimatikan dengan menggunakan isyarat voltan tertentu antara terminal kawalan dan terminal biasa.
Berdasarkan tahap isyarat litar kawalan mengawal peranti, ia boleh diklasifikasikan sebagai tidak terkawal,-separa terkawal dan dikawal sepenuhnya.
Peranti tidak terkawal: Peranti diskret semikonduktor kuasa yang keadaan hidup/matinya tidak boleh dikawal oleh isyarat kawalan; peranti perwakilan termasuk diod kuasa.
Peranti separa-kawalan: Peranti kuasa yang pengalirannya boleh dikawal oleh isyarat kawalan tetapi pematikannya-tidak boleh dikawal; peranti perwakilan termasuk thyristor dan kebanyakan peranti terbitannya.
Peranti Kawalan Sepenuhnya: Peranti semikonduktor kuasa diskret yang mana isyarat kawalan boleh mengawal kedua-dua -menghidupkan dan mematikan-; peranti wakil termasuk-transistor bipolar get (IGBT), medan kuasa-transistor kesan (FET) dan-matikan-pintu gerbang;
Berdasarkan penglibatan dua jenis pembawa cas-elektron dan lubang-dalam pengaliran peranti, peranti diskret semikonduktor kuasa boleh diklasifikasikan kepada peranti unipolar, peranti bipolar dan peranti komposit.
Peranti unipolar: Peranti diskret semikonduktor kuasa di mana hanya satu jenis pembawa cas (elektron atau lubang) mengambil bahagian dalam pengaliran;
Peranti bipolar: Peranti diskret semikonduktor kuasa di mana kedua-dua elektron dan lubang mengambil bahagian dalam pengaliran;
Peranti komposit: Peranti semikonduktor kuasa diskret yang dibentuk oleh penyepaduan peranti unipolar dan bipolar;
Berdasarkan bahan substrat yang digunakan dalam peranti semikonduktor kuasa, peranti semikonduktor kuasa diskret sedia ada boleh dikelaskan kepada tiga generasi:
Bahan semikonduktor generasi pertama-terutama diwakili oleh germanium (produk awal, kini tidak biasa) dan silikon.
Bahan semikonduktor generasi kedua-terutamanya ialah bahan semikonduktor kompaun, seperti galium arsenida (GaAs) dan indium fosfida (InP).
Bahan semikonduktor generasi ketiga-terutamanya ialah bahan semikonduktor lebar-jalur, seperti silikon karbida (SiC) dan galium nitrida (GaN).