Wat is een Power Semiconductor?
Een vermogenshalfgeleider is een schakelaarachtig apparaat dat voornamelijk wordt gebruikt om elektrische stroom in elektronische circuits te regelen en om te zetten. Over het algemeen maken deze apparaten gebruik van de elektronische eigenschappen in halfgeleiderelementen, zoals galliumarsenide, germanium en silicium. Ook wel power-apparaten genoemd, kunnen deze gadgets doorgaans meer dan één watt vermogen verdrijven tijdens standaardbedrijf. Ze worden meestal power IC's genoemd wanneer ze worden toegepast in geïntegreerde schakelingen, die miljoenen apparaten kunnen bevatten die met elkaar zijn verbonden op een enkele halfgeleider.
Voor het grootste deel werd de basisvorm van een power halfgeleiderapparaat ontwikkeld in de jaren 1950. Ingenieur Robert N. Hall wordt gecrediteerd voor het uitvinden van het apparaat. Gemaakt van germanium, hadden deze vroege gadgets meestal een stroomclassificatie van ongeveer 35 ampère en een spanningscapaciteit van ongeveer 200 volt. Vergelijk dat met moderne vermogenshalfgeleiders, die vaak duizenden ampères en duizenden volt verwerken.
Er bestaan verschillende soorten vermogenshalfgeleiderinrichtingen, waaronder een vermogensdiode, een metaaloxide-halfgeleider veldeffecttransistor (MOSFET), een thyristor en een geïsoleerde poort bipolaire transistor (IGBT). Voedingsdioden zijn meestal gemaakt van elektronische componenten met twee terminals. Ze voeren typisch elektrische stromen in een voorwaartse richting en voorkomen dat stroom in een omgekeerde richting komt. In tegenstelling tot hun halfvermogen halfgeleider tegenhangers, zijn ze in staat om een aanzienlijk stroomvolume over te brengen.
Power MOSFET's zijn een van de meest gebruikte typen laagspannings-halfgeleiderapplicaties. Meestal zijn ze minder dan 200 volt en worden ze gebruikt voor motorcontrollers, voedingen en DC naar DC-converters. Net als een vermogensdiode is een vermogens-MOSFET gewoonlijk uitgerust om aanzienlijke hoeveelheden elektrisch vermogen te vervoeren. Ze zijn vaak efficiënter bij lagere spanningen en hebben hoge commutatiesnelheden dan andere soorten vermogenshalfgeleiders.
Een thyristor is een type vermogenshalfgeleider die in alles wordt gebruikt, van lichtschakeldimmers en drukregelsystemen tot motortoerentalregelaars en vloeistofniveau-regelaars. Ze bestaan uit vier lagen en bestaan uit afwisselend P-type en N-type materialen, en ze hebben meestal drie elektroden. Ze zijn vaak ontworpen om een aanzienlijk stroomvolume te regelen met een kleine activeringsstroom of -spanning.
Een geïsoleerde halfgeleider met bipolaire transistor (IGBT) is een gadget dat is ontworpen om snel uit en aan te schakelen. Beschouwd als een zeer efficiënt type vermogenshalfgeleider, worden IGBT's vaak gebruikt in airconditioningsystemen en elektrische auto's. Stereosystemen die schakelversterkers bevatten, gebruiken soms ook IGBT's om complexe golfvormen te helpen synthetiseren.