Qu'est-ce qu'un semi-conducteur de puissance?
Un semi-conducteur de puissance est un dispositif de type commutateur utilisé principalement pour contrôler et convertir l’énergie électrique dans les circuits électroniques. En général, ces dispositifs utilisent les propriétés électroniques des éléments semi-conducteurs, tels que l'arséniure de gallium, le germanium et le silicium. Également appelés dispositifs d'alimentation, ces gadgets peuvent généralement dissiper plus d'un watt en mode de fonctionnement standard. Ils sont généralement appelés circuits intégrés de puissance lorsqu'ils sont appliqués dans des circuits intégrés pouvant contenir des millions de dispositifs reliés entre eux sur un seul semi-conducteur.
Dans la plupart des cas, la forme de base d’un dispositif à semi-conducteur de puissance a été mise au point dans les années 50. L'ingénieur Robert N. Hall est à l'origine de l'invention du dispositif. Fabriqués en germanium, ces premiers gadgets avaient généralement une intensité nominale d’environ 35 ampères et une capacité de tension d’environ 200 volts. Comparez cela aux semi-conducteurs de puissance modernes, qui gèrent souvent des milliers d'ampères et des milliers de volts.
Il existe plusieurs types de dispositifs à semi-conducteurs de puissance, notamment une diode de puissance, un transistor à effet de champ à semi-conducteurs à oxyde métallique (MOSFET), un thyristor et un transistor bipolaire à grille isolée (IGBT). Les diodes de puissance sont généralement constituées de composants électroniques à deux bornes. Ils transportent généralement des courants électriques dans une direction avant et empêchent le courant de venir dans une direction inverse. Contrairement à leurs homologues à semi-conducteurs de faible puissance, ils sont capables de transmettre un volume de courant important.
Les MOSFET de puissance sont l’un des types d’applications à semi-conducteurs de puissance à basse tension les plus utilisés. Ils ont généralement une tension inférieure à 200 volts et sont utilisés pour les contrôleurs de moteur, les alimentations et les convertisseurs CC / CC. A la manière d'une diode de puissance, un MOSFET de puissance est généralement équipé pour transporter des quantités considérables d'énergie électrique. Ils sont souvent plus efficaces à basse tension et possèdent des vitesses de commutation élevées par rapport aux autres types de semi-conducteurs de puissance.
Un thyristor est un type de semi-conducteur de puissance utilisé dans tous les domaines, des gradateurs à interrupteur de lumière et des systèmes de contrôle de pression aux contrôles de vitesse de moteur et aux régulateurs de niveau de liquide. Composés de quatre couches, ils se composent de matériaux alternés de type P et de type N, et ils ont généralement trois électrodes. Ils sont souvent conçus pour contrôler un volume considérable d’énergie à l’aide d’un faible courant ou tension de déclenchement.
Un semi-conducteur de puissance à transistor à porte bipolaire isolée (IGBT) est un gadget conçu pour s’éteindre et se rallumer rapidement. Considérés comme un type de semi-conducteur de puissance très efficace, les IGBT sont fréquemment utilisés dans les systèmes de climatisation et les voitures électriques. Les systèmes stéréo contenant des amplificateurs de commutation utilisent parfois aussi des IGBT pour aider à synthétiser des formes d'onde complexes.