Com a components bàsics dels sistemes electrònics, els dispositius d'alimentació de semiconductors tenen un paper crucial en diverses indústries, com ara l'electrònica de l'automòbil, l'electrònica de consum, les comunicacions de xarxa, els equips electrònics, l'aeroespacial, els equips militars, la instrumentació, l'automatització industrial i l'electrònica mèdica. En aquest article, Chendaxing introduirà la definició i classificació dels dispositius de potència.
Com es defineixen els dispositius semiconductors de potència discreta?
Els dispositius discrets de semiconductors de potència (Dispositius electrònics de potència), també coneguts com a dispositius electrònics de potència, es refereixen a dispositius electrònics que es poden utilitzar directament en circuits principals per processar energia elèctrica, aconseguint així la conversió o el control de potència. Les seves funcions es classifiquen principalment en conversió de potència, amplificació de potència, commutació de potència, protecció de circuits i rectificació.
Els dispositius discrets de semiconductors de potència es poden classificar àmpliament en dues grans categories: els dispositius discrets de semiconductors de potència (inclosos els mòduls de potència) i els circuits integrats de semiconductors de potència (IC de potència). Entre aquests, els dispositius discrets de semiconductors de potència es refereixen a dispositius de semiconductors dissenyats per realitzar una funció bàsica específica i no es poden subdividir més funcionalment.
El 1957, General Electric (GE) als Estats Units va desenvolupar el primer tiristor de grau industrial del món, que va marcar el naixement dels dispositius semiconductors de potència discreta. El desenvolupament de dispositius semiconductors de potència discreta ha passat per una primera etapa centrada en tiristors, una segona etapa representada per MOSFET i IGBT, i ara entra en una nova etapa centrada en dispositius semiconductors de banda-ample.
Com es classifiquen els dispositius semiconductors de potència discreta?
Segons l'estructura del dispositiu, es classifiquen en díodes, transistors de potència, tiristors i altres. Entre aquests, els transistors de potència es divideixen en transistors d'unió bipolar (BJT), transistors d'efecte de camp d'unió-(JFET), transistors d'efecte de camp-semiconductors (MOSFET) d'-òxid-metàl·lic (MOSFET) i transistors de -porta bipolars aïllades (IGBT).
En funció de la capacitat de maneig de potència, es classifiquen en dispositius semiconductors discrets de baixa-tensió i baixa-potència; dispositius semiconductors discrets de mitjana-potència; dispositius semiconductors discrets-d'alta potència; i dispositius semiconductors discrets d'alta-tensió i d'ultra-alta-potència.
Segons la naturalesa del senyal aplicat entre el terminal de control i el terminal comú pel circuit d'accionament (exclosos els díodes de potència), es poden classificar en tipus de corrent-conduïts-en tensió.
Impulsat-corrent: alimenta els dispositius discrets de semiconductors que s'apaguen injectant o extreint corrent del terminal de control.
Impulsat per tensió-: alimenta els dispositius semiconductors que s'encenen o apaguen aplicant un senyal de tensió específic entre el terminal de control i el terminal comú.
Segons el grau en què el senyal del circuit de control controla el dispositiu, es poden classificar com a no controlats, semi-controlats i totalment controlats.
Dispositius no controlats: dispositius discrets de semiconductors d'alimentació els estats d'encesa/desactivació dels quals no es poden controlar mitjançant un senyal de control; els dispositius representatius inclouen díodes de potència.
Dispositius semi-controlats: dispositius d'alimentació la conducció dels quals es pot controlar mitjançant un senyal de control però l'apagat-no es pot controlar; els dispositius representatius inclouen tiristors i la majoria dels seus dispositius derivats.
Dispositius totalment controlats: dispositius de semiconductors de potència discrets en els quals els senyals de control poden regular tant l'encesa-i l'apaga-; els dispositius representatius inclouen transistors bipolars de -porta aïllades (IGBT), transistors d'efecte de camp-de potència (FET) i tiristors de-apagar-porta;
A partir de la implicació dels dos tipus de portadors de càrrega-electrons i forats-en la conducció del dispositiu, els dispositius discrets de semiconductors de potència es poden classificar en dispositius unipolars, dispositius bipolars i dispositius compostos.
Dispositius unipolars: dispositius discrets de semiconductors de potència en els quals només un tipus de portador de càrrega (electrons o forats) participa en la conducció;
Dispositius bipolars: dispositius discrets de semiconductors de potència en els quals tant els electrons com els forats participen en la conducció;
Dispositius compostos: Dispositius semiconductors de potència discrets formats per la integració de dispositius unipolars i bipolars;
A partir dels materials de substrat utilitzats en els dispositius semiconductors de potència, els dispositius semiconductors de potència discrets existents es poden classificar en tres generacions:
Els materials semiconductors de primera-generació estan representats principalment pel germani (els primers productes, ara poc comuns) i el silici.
Els materials semiconductors de segona-generació són principalment materials semiconductors compostos, com ara l'arsenur de gal·li (GaAs) i el fosfur d'indi (InP).
Els materials semiconductors de tercera-generació són principalment materials semiconductors-amples, com ara el carbur de silici (SiC) i el nitrur de gal·li (GaN).