СІТ-транзистори. Біполярні транзистори з ізольованим затвором

У середині 70-х років минулого століття багаторічні дослідження - У. Шеклі, Нішізава - завершились створенням ПТ із статичною індукцією: СІТ-транзистора. Цей транзистор, будучи за суттю ПТ з керуючим р-п переходом, є твердотільним аналогом електронновакуумної лампи- тріода, у якої вихідна ВАХ при нульовому значенні сигналу керування за формою нагадує ВАХ р-п переходу. З ростом негативної напруги керування характеристики зсуваються вправо.

На відміну від площинної горизонтальної конструкції ПТ з керуючим р-п переходом, СІТ-транзистор має вертикальну конструкцію: р- шари затвору вводяться в n-шар вертикально. Таке виконання забезпечує роботу приладу при напругах до 2000 В й частотах до 500 кГц. А розміщення на одному кристалі великого числа елементарних транзисторів із наступним паралельним з'єднанням кількох тисяч елементарних структур забезпечує робочі струми до 500 А - це вже є силовий електронний прилад!

Крім роботи у режимі ПТ, цей транзистор може працювати і у режимі біполярного транзистора, коли на затвор подається позитивне зміщення і протікає струм керування. При цьому падіння напруги на приладі у відкритому стані значно зменшується.

Структура, умовне позначення та вихідні ВАХ n-канального СІТ- транзистора наведені нарис. 2.30. Зверніть увагу: в зображенні структури транзистора індекси при позначенні типу провідності напівпровідника (наприклад, п⁺, ) вказують на ступінь його легування - на введення більшої або меншої кількості домішки, у даному разі - донорної.

Рис. 2.30 - Структура (а), умовне позначення (б) та вихідні ВАХ (в) /7-канального СІТ-транзистора

Біполярні транзистори з ізольованим затвором (БТІЗ)

Біполярні транзистори з ізольованим затворомз'явилися у 80-х роках минулого століття і відтоді інтенсивно використовуються як силові прилади, витісняючи у багатьох застосуваннях тиристори.

Як видно, він являє собою складну багатошарову структуру, створення якої стало можливим із розвитком інтегральної технології: це вже, фактично, інтегральна мікросхема.

БТІЗ поєднує властивості МОН-транзистора щодо керування з властивостями біполярного транзистора у силовому колі.

Рис. 2.33 - Структура (а), умовне позначення (б), та вихідні ВАХ (г) БТІЗ

Ці транзистори виконуються на напруги до 1800 В при частоті до 100 кГц та силі струму до 2000 А, що забезпечується паралельним з'єднанням великої При розрахунку силових електронних пристроїв одним із основних параметрів електронних ключових приладів (що визначає втрати енергії у приладі, а, отже, ступінь його нагріву) є падіння напруги на приладі у відкритому стані, для транзисторів - у режимі насичення.

кількості елементарних транзисторів на одному кристалі (як і у СІТ-транзистора).

З наведених на рис. 2.33,г вихідних ВАХ БТІЗ типу SKM 500 GA-3 фірми SEMIKRON (Німеччина), максимальне значення струму колектора якого становить 550 А, видно, що падіння напруги на транзисторі у режимі насичення досить значне. Більш того, воно не буває меншим десь за 0,8 В. Це пояснюється наявністю в області колектора БТІЗ базо-емітерного р-п переходу біполярного транзистора р-п-р типу. Значення падіння напруги залежить від площі р-п переходу і об'єму п шару.

Аналогічні параметри біполярних транзисторів кращі (падіння напруги у режимі насичення складає від 0,2 В). У традиційних тиристорів вони також кращі (падіння становить від 1 В - у порівнянні з біполярними транзисторами воно збільшене на падіння на базо-емітерному переході біполярного транзистора р-п-р типу, що зрозуміло з еквівалентної схеми тиристора, наведеної на рис. 2.34,6). У тиристорів, призначених для роботи на підвищених частотах (сотні герц), падіння десь таке ж, як і у БТІЗ.

А взагалі вихідні ВАХ БТІЗ, якщо не враховувати наведеного вище, подібні до вихідних ВАХ ПТ з ізольованим затвором.

Окрім дискретного виконання, БТІЗ також продукують і у вигляді модулів, в яких міститься від одного до семи транзисторів, а також зворотні діоди. Це дозволяє зменшити габарити електронних пристроїв.

У поєднанні з широкою номенклатурою типових керуючих пристроїв у мікровиконанні БТІЗ у наш час якнайширше застосовують в пристроях енергетичної електроніки.