1、8.1功率双极晶体管功率双极晶体管 8.1.1垂直式功率晶体管的结构垂直式功率晶体管的结构 横截面示意图横截面示意图 相互交叉的晶体管结构相互交叉的晶体管结构 8.1功率双极晶体管功率双极晶体管 8.1.2 功率晶体管的特性功率晶体管的特性 1较宽的基区宽度，更小的电流增益。较宽的基区宽度，更小的电流增益。2大面积器件，更低的截至频率。大面积器件，更低的截至频率。3集电极最大额定电流远大于于小信号晶体管。集电极最大额定电流远大于于小信号晶体管。小信号与功率晶体管特性与最大额定值的比较小信号与功率晶体管特性与最大额定值的比较 8.1功率双极晶体管功率双极晶体管 8.1.2 功率晶体管的特性功率晶
2、体管的特性 功率晶体管的电流特性功率晶体管的电流特性 8.1功率双极晶体管功率双极晶体管 8.1.3、达林顿组态、达林顿组态 npn达林顿组态达林顿组态 npn达林顿组态的集成电路实现达林顿组态的集成电路实现 8.2功率半导体功率半导体MOSFET 8.2.1 功率晶体管的结构功率晶体管的结构 双扩散双扩散MOS横截面横截面 垂直沟道垂直沟道VMOS 8.2功率半导体功率半导体MOSFET 8.2.2 功率晶体管的特性功率晶体管的特性 1.更快的开关转换时间。更快的开关转换时间。2.无二次击穿效应。无二次击穿效应。3.在一个更宽的温度范围内有稳定的增益及响应时间。在一个更宽的温度范围内有稳定的
3、增益及响应时间。8.2功率半导体功率半导体MOSFET 8.2.2 功率晶体管的特性功率晶体管的特性 8.2功率半导体功率半导体MOSFET 8.2.3 寄生双极晶体管寄生双极晶体管 8.2功率半导体功率半导体MOSFET 8.2.3 寄生双极晶体管寄生双极晶体管 1.MOSFET的沟道长度视为寄生晶体管的基区宽度，的沟道长度视为寄生晶体管的基区宽度，寄生晶体管的电流增益很大。寄生晶体管的电流增益很大。2.寄生晶体管几乎一直处于关断态，只有在高速开关寄生晶体管几乎一直处于关断态，只有在高速开关切换时处于开态。切换时处于开态。3。寄生晶体管可能会产生一个很大的开态漏电流。使。寄生晶体管可能会产生
4、一个很大的开态漏电流。使MOSFET烧坏，称之为反向击穿。烧坏，称之为反向击穿。8.3散热片和结温散热片和结温 晶体管消耗的能量会使其内部温度逐渐升高，以致超过周围环境的温度。如果结温Tj太高，会永久烧坏晶体管，因此功率晶体管在封装时会包含散热片。考虑散热片的影响时，必须考虑热阻的概念，其单位是/W。元件的温度差T2-T1与热阻的关系为：T2T1P P是通过元件的热功率。8.3散热片和结温散热片和结温 8.4半导体闸流管半导体闸流管 电子器件的一个重要应用就是开态到关态的转换，对于所有的pnpn结构的半导体器件，如果其能实现双稳态正反馈开关转换特性，就可称之为闸流管。对于三电极的半导体闸流管来
5、说，半导体整流器（SCR）是常用的名称。8.4半导体闸流管半导体闸流管 8.4.1半导体闸流管的基本特性半导体闸流管的基本特性 8.4半导体闸流管半导体闸流管 8.4.1半导体闸流管的基本特性半导体闸流管的基本特性 8.4半导体闸流管半导体闸流管 8.4.1半导体闸流管的基本特性半导体闸流管的基本特性 8.4半导体闸流管半导体闸流管 8.4.2SCR的触发机理的触发机理 8.4半导体闸流管半导体闸流管 8.4.2SCR的触发机理的触发机理 8.4半导体闸流管半导体闸流管 8.4.2SCR的关断的关断 若想将四层结构的器件从导通状态转换到关断若想将四层结构的器件从导通状态转换到关断状态，只需将电
6、流状态，只需将电流IA降低到使得降低到使得121处的处的临界电流值之下即可，此临界电流值称之为维临界电流值之下即可，此临界电流值称之为维持电流。如果寄生的四层结构被触发进入导通持电流。如果寄生的四层结构被触发进入导通状态，则有效的阳极电流就会降低到相应的维状态，则有效的阳极电流就会降低到相应的维持电流之下，从而使器件关闭，这种要求意味持电流之下，从而使器件关闭，这种要求意味着所有的电源都应关断。着所有的电源都应关断。使使SCR关断的另一种方法是从关断的另一种方法是从p区抽走空穴。区抽走空穴。8.4半导体闸流管半导体闸流管 8.4.2器件结构器件结构 1.基本基本SCR结构结构 8.4半导体闸流管半导体闸流管 8.4.2器件结构器件结构 2.双边对称的闸流管双边对称的闸流管 8.4半导体闸流管半导体闸流管 8.4.2器件结构器件结构 2.双边对称的闸流管双边对称的闸流管 8.4半导体闸流管半导体闸流管 8.4.2器件结构器件结构 3.MOS栅控的闸流管栅控的闸流管 8.4半导体闸流管半导体闸流管 8.4.2器件结构器件结构 4.MOS关态闸流管关态闸流管
