전력 반도체 란?

전력 반도체는 전자 회로에서 전력을 제어하고 변환하는 데 주로 사용되는 스위치와 같은 장치입니다. 일반적으로 이러한 장치는 갈륨 비소, 게르마늄 및 실리콘과 같은 반도체 요소에서 발견되는 전자 특성을 이용합니다. 전원 장치라고도하는이 장치는 일반적으로 표준 작동 중에 1 와트 이상의 전력을 방출 할 수 있습니다. 이들은 집적 회로에 적용될 때 일반적으로 전력 IC라고하며, 단일 반도체에 함께 연결된 수백만 개의 장치를 포함 할 수 있습니다.

대부분의 경우, 전력 반도체 장치의 기본 형태는 1950 년대에 개발되었습니다. Robert N. Hall 엔지니어는이 장치를 발명 한 것으로 알려져 있습니다. 게르마늄으로 제작 된이 초기 장치는 일반적으로 약 35 암페어의 전류 정격과 약 200 볼트의 전압 용량을 가졌습니다. 수천 개의 암페어와 수천 볼트를 자주 다루는 현대의 전력 반도체와 비교해보십시오.

전력 다이오드, 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터 (MOSFET), 사이리스터 및 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 (IGBT)를 포함하는 여러 유형의 전력 반도체 장치가 존재한다. 전력 다이오드는 일반적으로 2 단자 전자 부품으로 만들어집니다. 이들은 일반적으로 전류를 순방향으로 전달하고 전류가 역방향으로 들어오는 것을 방지합니다. 저전력 반도체와 달리 상당한 양의 전류를 전송할 수 있습니다.

전력 MOSFET은 가장 광범위하게 사용되는 저전압 전력 반도체 애플리케이션 중 하나입니다. 일반적으로 200V 미만이며 모터 컨트롤러, 전원 공급 장치 및 DC-DC 변환기에 사용됩니다. 전력 다이오드와 마찬가지로 전력 MOSFET은 상당한 양의 전력을 전달하도록 관례 적으로 장착됩니다. 그들은 종종 낮은 전압에서 더 효율적이며 다른 종류의 전력 반도체보다 높은 정류 속도를 가지고 있습니다.

사이리스터는 조명 스위치 조광기 및 압력 제어 시스템에서 모터 속도 제어 및 액체 레벨 레귤레이터에 이르기까지 모든 분야에서 사용되는 전력 반도체 유형입니다. 4 개의 층으로 구성되어 있으며 교대 P 형과 N 형 재료로 구성되며 일반적으로 3 개의 전극이 있습니다. 이들은 종종 작은 트리거링 전류 또는 전압을 사용하여 상당한 양의 전력을 제어하도록 설계되었습니다.

절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 (IGBT) 전력 반도체는 신속하게 껐다 켜도록 설계된 장치입니다. 고효율 전력 반도체 유형으로 간주되는 IGBT는 에어컨 시스템 및 전기 자동차에 자주 사용됩니다. 스위칭 증폭기를 포함하는 스테레오 시스템은 때때로 IGBT를 사용하여 복잡한 파형을 합성하는 데 도움을줍니다.