電源設計技術資訊網站

電源設計支援工具   English   简体中文   日本語   한국어

專欄

電路設計和EMC設計的關鍵

第1章 半導體概述(1)
電晶體和二極體

電晶體和二極體為什麼會有那麼多品種?

Keyword

大家好! 我是ROHM的稻垣。

第1章是關於電晶體和二極體的內容。首先,我在ROHM官網上查了一下電晶體和二極體的種類大概有多少。離散式半導體共有3,463種(具體分為:MOSFET 685種,雙載子電晶體1,099種,二極體1,679種),功率元件共有1,875種(具體分為:功率電晶體552種,功率二極體990種,SiC功率元件164種,IGBT 147種,IPM 22種),目前正在量產中的電晶體和二極體共有5,338種。真是種類繁多啊。有這麼多種的事實意味著ROHM準備了豐富的產品來滿足客戶各種各樣的使用條件。

電晶體和二極體的種類這麼多,那麼它們有什麼區別呢?一個是元件的結構(MOSFET、雙載子電晶體、功率元件等)不同,另一個是電氣特性(耐壓、最大電流、功率、頻率)不同。前者與工作直接相關。MOSFET主要用作數位ON/OFF切換,雙載子電晶體主要用於類比電流放大。功率元件以SiC(Silicon Carbide,碳化矽)和IGBT(絕緣閘雙載子電晶體)為代表,具有工作電壓高(如1,200V)、輸出電流大(如600A)的特點。後者是電晶體和二極體本身的特性。最近的趨勢是最大輸出電流逐年增加,工作頻率也在逐漸提高。

目前,已經很容易從這些產品中選擇最合適的產品。在選擇所需產品時,可以從官網上搜索,只要輸入所需的特性,即可立即顯示出候選產品清單。要想瞭解更詳細的資訊,只要下載PDF版的技術規格書即可。現在真是一個方便的時代!如果還是找不到想要的產品,可以透過在官網上諮詢或直接諮詢銷售代表等方式,來獲取一些資訊。

在這裡,我們先來瞭解一下作為離散式半導體(離散式元件)的電晶體和二極體與作為半導體積體電路(IC)的電晶體和二極體之間的區別。雖然兩者都是用樹脂密封的產品(模塑封裝),但卻存在很大差異。首先,個數不同。離散式半導體中基本上是內建1個電晶體,而在半導體積體電路中,多的可以內建5億至10億個電晶體。另外,工作電壓不同。離散式半導體的工作電壓較高(比如前述的1200V),而有些半導體積體電路的工作電壓則在1V以下。
輸出電流也不同。按照1個電晶體的輸出電流進行比較,離散式半導體的電流較大(比如前述的600A),但半導體積體電路的輸出電流則為10µA(10×10-6A)左右。這些差異是由電晶體物理尺寸上的差異造成的。從整體上應該可以理解為:離散式半導體是內建了1個很大的電晶體,而半導體積體電路則是內建了很多個微小的電晶體。在工作頻率方面,半導體積體電路的工作頻率遠遠快於離散式半導體(例如3[GHz]等)。即使是同樣的電晶體和二極體,離散式半導體和半導體積體電路也是完全不同的。

最後,稍微介紹一點本系列連載的主題,也是我的工作——電磁相容性(EMC:Electromagnetic Compatibility)相關的內容。電磁相容性(EMC)主要分為兩種,一種是裝置本身的電磁雜訊對其他裝置或人體帶來的影響(電磁干擾,EMI:Electromagnetic Interference, Emission),另一種是裝置是否會因來自外部的電磁干擾而發生誤動作(電磁敏感性,EMS:Electromagnetic Susceptibility, Immunity),之所稱為“電磁相容性”,是由於為了避免發生故障,這兩方面都要兼顧。
為了避免有人覺得“怎麼會突然談到電磁相容性(EMC)?!”,本次先到這裡,從下次再開始詳細介紹。

感謝您閱讀本文。

Power SupplyIC Technical Materials Free Download