Kot najbolj temeljni gradniki elektronskih sistemov igrajo polprevodniške napajalne naprave ključno vlogo v različnih industrijah, vključno z avtomobilsko elektroniko, potrošniško elektroniko, omrežnimi komunikacijami, elektronsko opremo, vesoljsko, vojaško opremo, instrumentacijo, industrijsko avtomatizacijo in medicinsko elektroniko. V tem članku bo Chendaxing predstavil definicijo in razvrstitev električnih naprav.
Kako so opredeljene diskretne močnostne polprevodniške naprave?
Močnostne polprevodniške diskretne naprave (napajalne elektronske naprave), znane tudi kot naprave močnostne elektronike, se nanašajo na elektronske naprave, ki jih je mogoče neposredno uporabiti v glavnih tokokrogih za obdelavo električne energije, s čimer se doseže pretvorba moči ali nadzor. Njihove funkcije so v prvi vrsti razvrščene v pretvorbo moči, ojačanje moči, preklapljanje moči, zaščito tokokroga in popravljanje.
Močnostne polprevodniške diskretne naprave je mogoče na splošno razvrstiti v dve glavni kategoriji: močnostne polprevodniške diskretne naprave (vključno z močnostnimi moduli) in močnostna polprevodniška integrirana vezja (napajalna IC). Med temi se močnostne polprevodniške diskretne naprave nanašajo na polprevodniške naprave, ki so zasnovane za izvajanje določene osnovne funkcije in jih ni mogoče nadalje funkcionalno razdeliti.
Leta 1957 je General Electric (GE) v Združenih državah razvil prvi industrijski-tiristor na svetu, kar je zaznamovalo rojstvo diskretnih močnostnih polprevodniških naprav. Razvoj diskretnih močnostnih polprevodniških naprav je šel skozi prvo stopnjo, osredotočeno na tiristorje, drugo stopnjo, ki jo predstavljajo MOSFET-ji in IGBT-ji, in zdaj vstopa v novo stopnjo, osredotočeno na polprevodniške naprave s široko{3}}pasovno vrzeljo.
Kako so razvrščene diskretne močnostne polprevodniške naprave?
Glede na zgradbo naprave jih delimo na diode, močnostne tranzistorje, tiristorje in druge. Med temi se močnostni tranzistorji nadalje delijo na bipolarne spojne tranzistorje (BJT), spojne tranzistorje s-učinkom polja (JFET), tranzistorje s polprevodniškim -oksidom-polprevodnikom (MOSFET) in bipolarne tranzistorje z-izoliranimi vrati (IGBT).
Glede na zmogljivost prenosa energije so razvrščeni v diskretne polprevodniške naprave z nizko-napetostjo in nizko{1}}močjo; srednje močne-diskretne polprevodniške naprave; visoko{3}}zmogljive diskretne polprevodniške naprave; in visoko{4}}napetostne, ultra{5}}visoko-zmogljive diskretne polprevodniške naprave.
Glede na naravo signala, ki ga med krmilnim terminalom in skupnim terminalom uporablja pogonsko vezje (razen močnostnih diod), jih je mogoče razvrstiti v tipe, ki jih poganja tok-in napetost-.
Tokovno-poganjane: močnostne polprevodniške diskretne naprave, ki se izklopijo z vbrizgavanjem ali odvzemom toka iz krmilnega terminala.
Napetostno-poganjane: napajalne polprevodniške naprave, ki se vklopijo ali izklopijo z uporabo določenega napetostnega signala med krmilnim terminalom in skupnim terminalom.
Glede na stopnjo, do katere signal krmilnega vezja krmili napravo, jih lahko razvrstimo kot nenadzorovane, pol-nadzorovane in popolnoma nadzorovane.
Nenadzorovane naprave: močnostne polprevodniške diskretne naprave, katerih stanja vklopa/izklopa ni mogoče nadzorovati s krmilnim signalom; reprezentativne naprave vključujejo močnostne diode.
Pol{0}}nadzorovane naprave: napajalne naprave, katerih prevajanje je mogoče nadzirati s krmilnim signalom, vendar njihovega izklopa ni mogoče nadzirati; reprezentativne naprave vključujejo tiristorje in večino njihovih izpeljank.
Popolnoma nadzorovane naprave: ločene močnostne polprevodniške naprave, v katerih lahko krmilni signali uravnavajo vklop-in izklop-izklop; reprezentativne naprave vključujejo bipolarne tranzistorje z izoliranimi-vrati (IGBT), tranzistorje z-efektom močnostnega polja (FET) in tiristorje-za-izklop vrat;
Na podlagi vpletenosti dveh vrst nosilcev naboja-elektronov in lukenj-v prevodnost naprave lahko močnostne polprevodniške diskretne naprave razvrstimo v unipolarne naprave, bipolarne naprave in kompozitne naprave.
Unipolarne naprave: močnostne polprevodniške diskretne naprave, pri katerih pri prevajanju sodeluje le ena vrsta nosilca naboja (elektroni ali luknje);
Bipolarne naprave: močnostne polprevodniške diskretne naprave, v katerih pri prevajanju sodelujejo tako elektroni kot luknje;
Kompozitne naprave: diskretne močnostne polprevodniške naprave, oblikovane z integracijo unipolarnih in bipolarnih naprav;
Glede na substratne materiale, uporabljene v močnostnih polprevodniških napravah, lahko obstoječe diskretne močnostne polprevodniške naprave razvrstimo v tri generacije:
Polprevodniške materiale prve -generacije predstavljata predvsem germanij (zgodnji izdelki, zdaj redki) in silicij.
Polprevodniški materiali druge-generacije so predvsem sestavljeni polprevodniški materiali, kot sta galijev arzenid (GaAs) in indijev fosfid (InP).
Polprevodniški materiali-tretje generacije so predvsem polprevodniški materiali-s širokim pasovnim presledkom, kot sta silicijev karbid (SiC) in galijev nitrid (GaN).