Zostań w domu, zamów taniej!
Nie wychodź z domu i zamów online swoje ulubione pisma 20% taniej. Skorzystaj z kodu rabatowego: czytajwdomu

Elementy elektroniczne dużej mocy

Elementy elektroniczne dużej mocy
Pobierz PDF Download icon

Zamieszczone obok fragmenty opisu patentowego złożonego w roku 1926 udowadniają, że już prawie 100 lat temu pochodzący z Polski (urodzony w 1882 we Lwowie który wtedy był częścią Austro-Węgier) naukowiec żydowskiego pochodzenia, Julius Edgar Lilienfeld, opatentował tranzystor – wzmacniający element półprzewodnikowy.

Spis treści

Powraca... nowe, czyli normalnie zatkane tranzystory SiC i GaN

Najprościej mówiąc, potrzebne byłyby dużo szybsze od krzemowych, normalnie zatkane wysokonapięciowe MOSFET-y N. Różne czynniki powodują, że nie mają tu szans tranzystory z GaAs, a użytecznymi materiałami są węglik krzemu (SiC), a jeszcze lepszym azotek galu (GaN). Jednak realizacja MOSFET-ów z tych materiałów jest z różnych względów trudna, a nawet bardzo trudna. Dlatego najpierw zaczęły się pojawiać pewne nietypowe rozwiązania.

Rysunek 24.

I tak pod adresem: https://bit.ly/3k3pafv, można znaleźć karty katalogowe JFET-ów mocy pod marką Micross Components. Jak jednak widać na rysunku 24, charakterystyka przejściowa mało przypomina charakterystykę klasycznego JFET-a, bo przy zerowym napięciu bramki jest on... zatkany. Zaczyna się otwierać dopiero przy dodatnim napięciu bramki około 1 V. Jest to możliwe m.in. dzięki zastosowaniu SiC, przez co napięcie przewodzenia złącza wejściowego jest wysokie, w temperaturze pokojowej wynosi około 2,4 V.

Rysunek 25.

Podobny tranzystor, wykonany z GaN, znajdziemy choćby w ofercie Infineona. Rysunek 25 pokazuje charakterystykę przejściową tranzystora IGT60R070D1, a druga, czerwona krzywa pokazuje... prąd bramki, pojawiający się przy zwiększaniu (dodatniego) napięcia bramki! Podobne tranzystory znajdziemy i u innych producentów. Mamy tu nietypowe tranzystory JFET normalnie zatkane, w których dopuszcza się przepływ prądu bramki.

Rysunek 26.

Na rynku są i inne nieco zaskakujące, skuteczne rozwiązania. Normalnie otwarty tranzystor jest stosunkowo prosty i ma znakomite właściwości jako wysokonapięciowy przełącznik. Wadę, że jest normalnie otwarty, likwiduje dodanie klasycznego, niskonapięciowego MOSFET-a według rysunku 26. Taka hybryda ma istotne zalety: dobre właściwości i „klasyczny” sposób sterowania. Wadą jest konieczność montażu w obudowie dwóch struktur.

Przykład kaskody SiC można znaleźć na przykład pod adresem: https://bit.ly/2BWE1ad.

Niedawno takie tranzystory GaN + Si wypuściła Nexperia (NXP, dawniej Philips) – rysunek 27.

Rysunek 27.

Jeżeli chodzi o prawdziwe tranzystory MOSFET z materiałów WBG, to znana firma Cree, od dawna wykorzystująca SiC, między innymi do wczesnych niebieskich diod LED, wprowadziła pierwszy SiC MOSFET w styczniu 2011. Kosztowny jak na tamte lata tranzystor CMF20120D w obudowie TO-247 miał moc 215 W, 1200 V, 42 A (TC=25˚C), 80 mV.

Dziś dostępnych jest wiele wysokonapięciowych MOSFET-ów SiC (nie ma niskonapięciowych). Tranzystory takie ma w swej ofercie wiele firm, w tym choćby tacy giganci jak ST czy Infineon. Przykład na rysunku 28.

Rysunek 28.

Interesującym pytaniem jest: czy dostępne są też „prawdziwe” MOSFET-y GaN? Czy istnieją tranzystory GaN z izolowaną bramką?

DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik styczeń 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio luty 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje styczeń 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna styczeń 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich styczeń 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów