電力電子器件

1、場效應管概述

（1）場效應管（FET）是利用輸入回路的電場效應來控制輸出回路電流的一種半導體器件。與之前的三極管不同，三極管采用兩種載流子運動工作被稱為雙極型晶體管，屬于電流控制器件，而場效應管則是采用半導體中的多數(shù)載流子導電，因而被稱為單極性晶體管，屬于電壓控制器件，場效應管分為結(jié)型和絕緣柵型兩種，然而這兩種結(jié)構(gòu)均有N溝道和P溝道兩種類型。

（2）結(jié)型場效應管

結(jié)型場效應管分為P溝道和N溝道兩種，以N溝道為例，制作時先采用一塊N型半導體作為襯底，在N型半導體上挖出兩個空缺，填入P型半導體，制作兩個P區(qū)，并將這兩個P區(qū)連接在一起，引出電極稱為柵極G，N型半導體的兩端各引出一個電極，記為源極S和漏極D，P區(qū)與N區(qū)交界面形成耗盡層，漏極與源極之間的非耗盡層稱為導電溝道。結(jié)構(gòu)符號如圖所示：

（3）絕緣柵型場效應管

絕緣柵型的場效應管的柵極與源極，柵極與漏極之間均采用二氧化硅隔離，因而被稱為絕緣柵型場效應管，也稱為MOS，絕緣柵型場效應管分為P溝道和N溝道兩種，每種又細分為耗盡型和增強型，凡是柵極G和源極S之間的電壓為零時漏極電流也為零的管子均屬于增強型，柵極G和源極S之間的電壓為零時漏極電流不為零的管子均屬于耗盡型，這四種MOS的符號如下圖所示：

2、場效應管與三極管的比較

（1）場效應管采用柵—源電壓控制漏極電流，柵極基本不取電流，而三極管工作時基極總要索取一定的電流，因此，在輸入電阻要求高的場合選用場效應管，而若信號源可以提供一定給的電流，則可以選用三極管。

（2）由于結(jié)構(gòu)的原因，場效應管比三極管的溫度穩(wěn)定性好，抗輻射能力強，在環(huán)境條件變化大的情況下應選用場效應管。

（3）場效應管噪聲系數(shù)很小，所以低噪聲放大器的輸入級要求信噪比較高的電路應選用場效應管。

（4）場效應管的漏極和源極可以互換使用，但是三極管的集電極和發(fā)射極互換之后特性差異很大。

（5）超效應管的柵—源電壓可以很高，因而可以用于電壓比較高的電路中。

3、普通晶閘管

（1）晶閘管主要有三個電極，即陽極A，陰極K，門極G（控制端），晶閘管內(nèi)部是PNPN四層半導體結(jié)構(gòu)，晶體管道通的工作原理可以用雙晶體管模型來解釋，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和元件符號如下圖所示。

4、門極可關斷晶閘管

（1）門極可關斷晶閘管簡稱GTO，相比普通晶閘管，GTO可以在門極施加反向脈沖電流使其關斷。

（2）GTO和普通晶閘管一樣，是PNPN四層半導體結(jié)構(gòu)，但是和普通晶閘管不同的是，GTO內(nèi)部包含數(shù)十個甚至數(shù)百個共陽極的小GTO元，這種特殊結(jié)構(gòu)是為了實現(xiàn)門極控制關斷而設計的。