Co to jest półprzewodnik mocy?

Półprzewodnik mocy to urządzenie podobne do przełącznika używanego przede wszystkim do sterowania i przekształcania energii elektrycznej w obwodach elektronicznych. Ogólnie rzecz biorąc, urządzenia te wykorzystują właściwości elektroniczne występujące w elementach półprzewodników, takich jak arsenid galu, german i krzem. Nazywane również urządzeniami zasilaczowymi, gadżety te mogą zazwyczaj rozpraszać więcej niż jeden wat mocy podczas standardowego działania. Zazwyczaj są one określane jako power ICS, gdy są stosowane w zintegrowanych obwodach, które mogą zawierać miliony urządzeń połączonych ze sobą na jednym półprzewodnikach.

W większości podstawowa forma urządzenia półprzewodnika power opracowano w latach 50. XX wieku. Inżynier Robert N. Hall przypisuje się wynalezienie urządzenia. Wykonane z germanu te wczesne gadżety zwykle miały aktualne ocenę około 35 amperów i pojemność napięcia około 200 woltów. Porównaj to z nowoczesnymi półprzewodnikami mocy, które często obsługują tysiące amperów, a także tysiące woltów.

Istnieją rodzaje urządzeń półprzewodników mocy, w tym dioda mocy, tranzystor pola półprzewodnika tlenku metalu (MOSFET), tyrystor i izolowana transistor dwubiegunowy (IGBT). Diody energetyczne są zwykle wykonane z dwustronnych składników elektronicznych. Zazwyczaj noszą prądy elektryczne w kierunku do przodu i zapobiegają przybyciu prądu w odwrotnym kierunku. W przeciwieństwie do ich półprzewodników o niskiej mocy, są one zdolne do przesyłania znacznej objętości prądu.

MOSFETE MOCE są jednym z najostrzejniej stosowanych rodzajów zastosowań półprzewodników o niskim napięciu. Zazwyczaj są to mniej niż 200 woltów i są używane do kontrolerów silnika, zasilaczy i przemienników prądu stałego do prądu stałego. Podobnie jak dioda mocy, MOSFET MOCE jest zwykle wyposażony do przenoszenia znacznych ilości energii elektrycznej. Często są bardziej wydajne przy niższych napięciach i mają wysoki komutatprędkości jonów niż inne rodzaje półprzewodników mocy.

Tyrystor jest rodzajem półprzewodnika mocy używanego we wszystkim, od ściemniaczy przełącznika światła i układów kontroli ciśnienia po sterowanie prędkością silnika i regulatory na poziomie cieczy. Złożone z czterech warstw składają się z naprzemiennych materiałów typu p i N, i zwykle mają trzy elektrody. Często są one zaprojektowane do kontrolowania znacznej objętości mocy za pomocą małego prądu wyzwalającego lub napięcia.

Izolowany dwubiegunowy tranzystor (IGBT) Semiconductor jest gadżetem zaprojektowanym do szybkiego odcięcia i włączania. Uważany za wysoce wydajny rodzaj półprzewodnika mocy, IGBT są często stosowane w systemach klimatyzacji i samochodach elektrycznych. Systemy stereo, które zawierają wzmacniacze przełączania czasami również używają IGBTS, aby pomóc syntetyzować złożone formy fali.