半导体功率器件课件

半導體功率器件

8.1功率雙極電晶體8.1.1垂直式功率電晶體的結構橫截面示意圖 相互交叉的電晶體結構8.1功率雙極電晶體8.1.2功率電晶體的特性1．較寬的基區寬度，更小的電流增益。2．大面積器件，更低的截至頻率。3．集電極最大額定電流遠大於於小信號電晶體。小信號與功率電晶體特性與最大額定值的比較8.1功率雙極電晶體8.1.2功率電晶體的特性功率電晶體的電流特性8.1功率雙極電晶體8.1.3、達林頓組態

npn達林頓組態npn達林頓組態的積體電路實現8.2功率半導體MOSFET8.2.1功率電晶體的結構雙擴散MOS橫截面垂直溝道VMOS8.2功率半導體MOSFET8.2.2功率電晶體的特性1.更快的開關轉換時間。2.無二次擊穿效應。3.在一個更寬的溫度範圍內有穩定的增益及回應時間。8.2功率半導體MOSFET8.2.2功率電晶體的特性8.2功率半導體MOSFET8.2.3寄生雙極電晶體8.2功率半導體MOSFET8.2.3寄生雙極電晶體1.MOSFET的溝道長度視為寄生電晶體的基區寬度，寄生電晶體的電流增益很大。2.寄生電晶體幾乎一直處於關斷態，只有在高速開關切換時處於開態。3。寄生電晶體可能會產生一個很大的開態漏電流。使MOSFET燒壞，稱之為反向擊穿。8.3散熱片和結溫

電晶體消耗的能量會使其內部溫度逐漸升高，以致超過周圍環境的溫度。如果結溫Tj太高，會永久燒壞電晶體，因此功率電晶體在封裝時會包含散熱片。考慮散熱片的影響時，必須考慮熱阻θ的概念，其單位是℃/W。元件的溫度差T2-T1與熱阻的關係為：T2－T1＝PθP是通過元件的熱功率。8.3散熱片和結溫8.4半導體閘流管

電子器件的一個重要應用就是開態到關態的轉換，對於所有的pnpn結構的半導體器件，如果其能實現雙穩態正回饋開關轉換特性，就可稱之為閘流管。對於三電極的半導體閘流管來說，半導體整流器（SCR）是常用的名稱。8.4半導體閘流管8.4.1半導體閘流管的基本特性8.4半導體閘流管8.4.1半導體閘流管的基本特性8.4半導體閘流管8.4.1半導體閘流管的基本特性8.4半導體閘流管8.4.2SCR的觸發機理8.4半導體閘流管8.4.2SCR的觸發機理8.4半導體閘流管8.4.2SCR的關斷若想將四層結構的器件從導通狀態轉換到關斷狀態，只需將電流IA降低到使得α1＋α2＝1處的臨界電流值之下即可，此臨界電流值稱之為維持電流。如果寄生的四層結構被觸發進入導通狀態，則有效的陽極電流就會降低到相應的維持電流之下，從而使器件關閉，這種要求意味著所有的電源都應關斷。使SCR關斷的另一種方法是從p區抽走空穴。8.4半導體閘流管8.4.2器件結構1.基本SCR結構8.4半導體閘流管8.4.2器件結構2.雙邊對稱的閘流管8.4半導體閘流管8.4.2器件結構2.雙邊對稱的閘流管8.4半導體閘流管8.4.2器件結構3.MOS柵控的閘流管8.4半導體閘流管8.4.2器件結構4.MOS關態閘流管8.5習題1.假設一個功率BJT的BC結擊穿電壓BVCBO＝300V，畫出範圍5≤β≤10內BVCEO與β的關係曲線，假定n=3。2.散熱片中並聯使用了三個MOSFET，當這三個電晶體導通時，負載電流為5A。（1）三個器件的導通電阻分別為RON1＝1.8Ω,RON2＝2Ω和RON3＝2.2Ω，計算每個電器中的電流和功耗。（2）第二個電晶體的導通電阻增大到RON2＝3.6Ω,機計算每個電器中的功耗。3.開關閘流管的一個條件是α1＋α