晶闸管、MOS管、IGBT各元器件的特征

　　各元器件的特征晶闸管、MOS管、IGBT等等类似二级管的元器件近场把人搞得一头雾水，今天将各元器件的特征、原理(lǐ)及區(qū)别进行归纳整理(lǐ)，进行分(fēn)享。

　　1.二级管

　　二极管特征：给二极管两极间加上正向電(diàn)压时，二极管导通；加上反向電(diàn)压时，二极管截止。二极管的导通和截止，则相当于开关的接通与断开。

　　二极管原理(lǐ)：利用(yòng)PN结的单向导電(diàn)性，在PN结上加上引線(xiàn)和封装就成了一个二极管。

　　当有(yǒu)正向電(diàn)压时，外界電(diàn)场和自建電(diàn)场的互相抑消作用(yòng)使载流子的扩散電(diàn)流增加引起了正向電(diàn)流。当外界有(yǒu)反向電(diàn)压偏置时，外界電(diàn)场和自建電(diàn)场进一步加强，形成在一定反向電(diàn)压范围内与反向偏置電(diàn)压值无关的反向饱和電(diàn)流。

　　当外加的反向電(diàn)压高到一定程度时，PN结空间電(diàn)荷层中的電(diàn)场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量電(diàn)子空穴对，产生了数值很(hěn)大的反向击穿電(diàn)流，称為(wèi)二极管的击穿现象。

　　2.三极管

　　三极管，也称双极型晶體(tǐ)管，目前使用(yòng)最多(duō)的是硅NPN和锗PNP两种三极管。

　　三级管特征：以NPN管為(wèi)例，它是由2块N型半导體(tǐ)中间夹着一块P型半导體(tǐ)所组成，发射區(qū)与基區(qū)之间形成的PN结称為(wèi)发射结，而集電(diàn)區(qū)与基區(qū)形成的PN结称為(wèi)集電(diàn)结，三条引線(xiàn)分(fēn)别称為(wèi)发射极e（Emitter）、基极b(Base)和集電(diàn)极c(Collector)。

　　三极管原理(lǐ)：在制造三极管时，有(yǒu)意识地使发射區(qū)的多(duō)数载流子浓度大于基區(qū)的，同时基區(qū)做得很(hěn)薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通電(diàn)源后，由于发射结正偏，发射區(qū)的多(duō)数载流子（電(diàn)子）及基區(qū)的多(duō)数载流子（空穴）很(hěn)容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的電(diàn)流基本上是電(diàn)子流，这股電(diàn)子流称為(wèi)发射极電(diàn)子流。

　　3.晶闸管

　　晶闸管，也称可(kě)控硅(Silicon Controlled Rectifier)简称SCR。

　　晶闸管特征：由四层半导體(tǐ)材料组成的，即三个PN结，有(yǒu)三个電(diàn)极：第一层P型半导體(tǐ)引出的電(diàn)极叫阳极A，第三层P型半导體(tǐ)引出的電(diàn)极叫控制极G，第四层N型半导體(tǐ)引出的電(diàn)极叫阴极K。

　　晶闸管特点：“一触即发”。但如果阳极或控制极外加的是反向電(diàn)压，晶闸管就不能(néng)导通。控制极的作用(yòng)是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通，却不能(néng)使它关断。那么，用(yòng)什么方法才能(néng)使导通的晶闸管关断呢(ne)?使导通的晶闸管关断，可(kě)以断开阳极電(diàn)源或使阳极電(diàn)流小(xiǎo)于维持导通的最小(xiǎo)值（称為(wèi)维持電(diàn)流）。如果晶闸管阳极和阴极之间外加的是交流電(diàn)压或脉动直流電(diàn)压，那么，在電(diàn)压过零时，晶闸管会自行关断。

　　4.MOS管

　　MOS，是MOSFET的缩写。MOSFET金属-氧化物(wù)半导體(tǐ)场效应晶體(tǐ)管，简称金氧半场效晶體(tǐ)管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET）。

　　MOS特征：在金属栅极与沟道之间有(yǒu)一层二氧化硅绝缘层，因此具有(yǒu)很(hěn)高的输入電(diàn)阻（最高可(kě)达10^15Ω）。它也分(fēn)N沟道管和P沟道管。通常是将衬底（基板）与源极S接在一起。

　　MOS原理(lǐ)：以N沟道為(wèi)例，它是在P型硅衬底上制成两个高掺杂浓度的源扩散區(qū)N+和漏扩散區(qū)N+，再分(fēn)别引出源极S和漏极D。源极与衬底在内部连通，二者总保持等電(diàn)位。電(diàn)位方向是从外向里，表示从P型材料（衬底）指身N型沟道。当漏接電(diàn)源正极，源极接電(diàn)源负极并使VGS=0时，沟道電(diàn)流（即漏极電(diàn)流）ID=0。随着VGS逐渐升高，受栅极正電(diàn)压的吸引，在两个扩散區(qū)之间就感应出带负電(diàn)的少数载流子，形成从漏极到源极的N型沟道，当VGS大于管子的开启電(diàn)压VTN（一般约為(wèi)+2V）时，N沟道管开始导通，形成漏极電(diàn)流ID。

　　5.IGBT

　　IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶體(tǐ)管。

　　IGBT特征：由双极型三极管和绝缘栅型场效应管（Metal Oxide Semiconductor，MOS）组成的复合全控型電(diàn)压驱动式功率半导體(tǐ)器件。

　　IGBT原理(lǐ)：下图所示為(wèi)一个N沟道增强型绝缘栅双极晶體(tǐ)管结构，N區(qū)称為(wèi)源區(qū)，附于其上的電(diàn)极称為(wèi)发射极E（图示為(wèi)S）。N-与N+称為(wèi)漏區(qū)。器件的控制區(qū)為(wèi)栅區(qū)，附于其上的電(diàn)极称為(wèi)栅极G。沟道在紧靠栅區(qū)边界形成。在集電(diàn)极C（图示為(wèi)D）、发射极E（图示為(wèi)S）两极之间的P型區(qū)（沟道在该區(qū)域形成），称為(wèi)亚沟道區(qū)（Subchannel region）。而在漏區(qū)另一侧的P+區(qū)称為(wèi)漏注入區(qū)（Drain injector），它是IGBT特有(yǒu)的功能(néng)區(qū)，与漏區(qū)和亚沟道區(qū)一起形成PNP双极晶體(tǐ)管，起发射极的作用(yòng)，向漏极注入空穴，进行导電(diàn)调制，以降低器件的通态電(diàn)压。附于漏注入區(qū)下的電(diàn)极称為(wèi)集電(diàn)极C（图示為(wèi)D）。

　　6.MOS管与IBGT的區(qū)别

　　这些器件可(kě)以作為(wèi)放大器，开关管等使用(yòng)。三极管是電(diàn)流驱动，晶闸管，MOS管和IGBT都是電(diàn)压驱动，IGBT的功率较大，在大功率输出场合应用(yòng)较广。