深圳市可易亚半导体科技有限公司

国家高新企业

cn en

新闻中心

​可控硅器件及相关功率器件

信息来源:本站 日期:2017-05-24 

分享到:

可控硅器件是一种非常重要的功率器件,可用来作高电压和高电流的控制.可控硅器件主要用在开关方面,使器件从关闭或是阻断的状态转换为开启或是导通的状态,反之亦然.我们已经讨论过双极型晶体管的开关特性,利用基极电流驱动晶体管和MOS管,从截止模式转变为饱和模式的开启状态,或是从饱和模式转变为截止模式的关闭状态,可控硅器件的工作与双极型晶体管有密切的关系,二者的传导过程皆牵涉到电子和空穴,但可控硅器件的开关机制和双极型晶体管是不同的,且因为器件结构不同,可控硅器件有较宽广范围的电流、电压控制能力,现今的可控硅器件的额定电流可由几毫安(mA)到超过5 000A;而额定电压更超过10000V.我们先讨论基本可控硅器件的工作原理,然后讨论一些高功率和高频率的可控硅器件.


基本特性

图5. 22(a)是一可控硅器件的横截面示意图,是一个四层p-n-p-n器件,其中有三个串接的p-n结:J1、J2、J3与接触电极相连的最外一层p层称为阳极,另一边的n层称为阴极.这个没有额外电极的结构是个两端点的器件,被称为p-n-p-n二极管.若另一称为栅极的电极被连到内层的p层(p2),所构成的三端点器件‘被称为半导体控制整流器或可控硅器件

图5. 22(b)是一典型的可控硅器件掺杂浓度分布图,首先选一高阻值的n型硅片起始材料(n层),再以一扩散步骤同时形成p1和p2层,最后用合金或扩散,在的一边形成n2层,图5.22(c)是可控硅器件在热平衡状态下的能带图,其中每一个结都尽层,其内建电势由掺杂浓度决定,

图5. 23表示基本的p-n-p-n二极管电流—电压特性,其展现出五个不同的区域:


(o)—(1):器件处于正向阻断或是关闭状态,具有很高的阻抗;正转折(或开关)发牛于dV/dl=o;在点l定义正向转折电压VBF和开关电流Is.

(1)—(2):器件处于负电阻区域,也就是电流随电压急骤降低而增加.

(2)—(3):器件处于正向导通或开启状态,具有低阻抗,在点2处dV/dI=O,定义保持电流Ih和保持电压(holding voltage) Vh.

(o)—(4):器件处于反向附断状态。

(4)—(5):器件处于反向击穿状态,

因此,p-n-p-n二极管在正向区域是个双稳态器件,以由高阻抗低电流的关闭状态转换到低阻抗高电流的开启状态,反之亦然,

要想了解正向阻断特性,我们应先将此器件视为以特殊方式连接在一起的一个p- n-p晶体管和n-p-n晶体管,如图5.24所示,它们的基区各自连接到对方的集电区,由式(3)和式(10)所表示射、集、基极的电流关系和直流共基电流增益,p-n-p晶体管(晶体管I,电流增益a1)的摹极电流为

其中I1是晶体管1的漏电流ICBO,此基极电流是由n-p-n晶体管(晶体管2,电流增益a2)的集电极所供应.n-p-n晶体管的集电极电流可写为


其中I2是晶体管2的漏电流ICBO,由于IB1等于Ic2,可得出


联系方式:邹先生

联系电话:0755-83888366-8022

手机:18123972950

QQ:2880195519

联系地址:深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1


关注KIA半导体工程专辑请搜微信号:“KIA半导体”或点击本文下方图片扫一扫进入官方微信“关注”

长按二维码识别关注