загрузка...
 
12.3.1 Потужні МДН - транзистори
Повернутись до змісту

12.3.1 Потужні МДН - транзистори

Такі транзистори мають короткий канал, який забезпечує низький опір відкритого транзистора у ключовому режимі й високу крутизну в підсилювальному режимі (рисунок 12.5).

 

Рисунок 12.5 – Фрагмент структури багатоканального потужного МДН – транзистора

У цих приладах багатоканальність поєднується з вертикальністю структури.  - подібні затвори таких ПТ сприяють збільшенню багатоканальності приладу, оскільки кожний “обслуговує” два витоки і два канали. Основні особливості приладу рисунка 12.5 – це зменшення довжини каналу і використання високоомної стокової - області, через яку відбувається дрейф носіїв заряду струму стоку. Просте укорочення каналу призвело б до зниження пробивної напруги між стоком затвором. Уведення додаткової дрейфової області дозволяє зберегти значення пробивної напруги транзистора.

Польові МОП ПТ і БТІЗ силові транзистори мають безперечні переваги  порівняно з біполярними. Сьогодні в нових розробках біполярні транзистори практично не зустрічаються.

Як і всі потужні напівпровідникові прилади, МОП ПТ мають технічні особливості, які необхідно враховувати для одержання реальних працюючих пристроїв.

Потужні МОП ПТ мають ряд істотних переваг перед біполярними транзисторами як у лінійному режимі так й  імпульсному. Переваги полягають у швидкості перемикання, відсутності вторинного пробою, широкої області безпечної роботи й високому коефіцієнті підсилення. Перераховані переваги є вирішальними для їхнього застосування в таких пристроях, як високочастотні імпульсні джерела електроживлення, перетворювачі й інвертори для керування швидкістю електродвигунів постійного і змінного струмів, ультразвукові генератори, звукові підсилювачі, високочастотні генератори для індукційного нагрівання й т.д.

Більшість МОП ПТ мають внутрішній інтегральний діод зворотного ходу, ввімкнений у зворотному напрямку між стоком і джерелом. Максимальний струм зворотного діода такий самий, як у  транзистора.

На відміну від біполярних транзисторів при роботі з МОП ПТ необхідно виконувати деякі запобіжні заходи. Потужні МОП ПТ, будучи МОП - приладами, можуть бути ушкоджені статичним зарядом.

Швидке перемикання МОП ПТ вимагає швидкого заряду затвора за короткий проміжок часу, але паразитні індуктивності проводів і висновків обмежують струми затвора й швидкість перемикання.

Єдиним способом зниження індуктивних складових у ланцюзі затвора є зменшення відстані між схемою керування і МОП ПТ, однак це складно здійснити на практиці внаслідок реальних розмірів компонентів і обмежень, що виникають при розробці конструкції. Паразитні індуктивні складові в ланцюзі затвора можуть призвести до появи генерації.

Останні розробки МОП ПТ із малим зарядом затвора дозволяють одержувати малі часи перемикання й форми напруг, близькі до теоретичного при порівняно простих схемах керування.

У даний час багато виробників випускають МОП ПТ на визначення граничних потужностей від десятків до сотень ватів,  напруги від десятків до тисячі вольтів і на граничні струми від одиниць до сотень амперів. Загальні параметри деяких транзисторів меншої потужності наведені в табл.12.1, а більшої - у табл.12.2, де взяті такі позначення:

-Uси   - постійна напруга стоку-джерела;

-Rси - опір у відкритому стані;

-Iс - безперервний струм стоку;

-Iсм - імпульсний струм стоку;

-Rt - максимальний тепловий опір;

-Р - макс. розсіююча потужність.

Таблиця 12.1

Тип елемента

Uси, В

Rси, Ом

Iс, А при 25? С

Iс, А при 100? С

Rt, ?С/Вт

Р, Вт

IRF3205

55

0,008

98

69

1

150

IRF3710

100

0,028

46

33

1

150

IRF510

100

0,54

5,6

4

3,5

43

Таблиця 12.2

Тип елемента

Uси, В

Rси, Ом

Iс, А при 25? С

Iс, А при 100? С

Rt, ?С/Вт

Р, Вт

IRFP264

250

0,075

38

24

0,45

280

IRFP354

450

0,35

14

9,1

0,65

190

IRPP360

400

0,2

23

14

0,45

280

Випускаються також модулі МОП ПТ, які можуть розсіювати більші потужності й пропускати більші струми. Більших струмів і потужності можна домогтися паралельним увімкненням кількох транзисторів, вартість яких здебільшого в 1,3 -1,5 раза менша, однак перевагу надають модулям через спрощення конструкції й відсутність додаткових елементів. Параметри деяких модулів наведені в табл.12.3.

Водночас розробляють силові перетворювачі на МОП ПТ із напругою живлення 500 - 600 В, вихідною потужністю до 2 кВт, на робочих частотах до 500 - 800 кГц. Тривалість фронтів перемикання транзисторів 20 - 40 нс.

Таблиця 12.3

Тип елемента

Uси, В

Rси, Ом

Iс, А при 25? С

Iс, А при 100? С

Rt, ?С/Вт

Р, Вт

IRFK4H054

60

0,005

150

960

0,25

500

IRFK4H150

100

0,014

145

580

0,25

500

IRFK4H250

200

0,021

108

432

0,25

500

Розробки й подальший серійний випуск МОП ПТ показали, що одержати потужності перетворювачів більше 2,5 кВт при живленні від промислової силової мережі 220 В  50 Гц так і не вдалося. Крім того, існує проблема одержання високовольтних  транзисторів. Але на більші потужності з використанням високовольтних біполярних транзисторів особливо гостро постає питання  зниження втрат потужності на керування.



загрузка...