Como componentes básicos de los sistemas electrónicos, los dispositivos de potencia semiconductores desempeñan un papel crucial en diversas industrias, incluida la electrónica automotriz, la electrónica de consumo, las comunicaciones en red, los equipos electrónicos, la aeroespacial, los equipos militares, la instrumentación, la automatización industrial y la electrónica médica. En este artículo, Chendaxing presentará la definición y clasificación de dispositivos de energía.
¿Cómo se definen los dispositivos semiconductores de potencia discretos?
Los dispositivos discretos semiconductores de potencia (dispositivos electrónicos de potencia), también conocidos como dispositivos electrónicos de potencia, se refieren a dispositivos electrónicos que pueden usarse directamente en circuitos principales para procesar energía eléctrica, logrando así la conversión o el control de energía. Sus funciones se clasifican principalmente en conversión de potencia, amplificación de potencia, conmutación de potencia, protección de circuitos y rectificación.
Los dispositivos discretos de semiconductores de potencia se pueden clasificar en términos generales en dos categorías principales: dispositivos discretos de semiconductores de potencia (incluidos los módulos de potencia) y circuitos integrados de semiconductores de potencia (circuitos integrados de potencia). Entre estos, los dispositivos semiconductores discretos de potencia se refieren a dispositivos semiconductores diseñados para realizar una función básica específica y no pueden subdividirse funcionalmente.
En 1957, General Electric (GE) en Estados Unidos desarrolló el primer tiristor de grado industrial-del mundo, lo que marcó el nacimiento de los dispositivos semiconductores de potencia discretos. El desarrollo de dispositivos semiconductores de potencia discretos ha pasado por una primera etapa centrada en tiristores, una segunda etapa representada por MOSFET e IGBT, y ahora está entrando en una nueva etapa centrada en dispositivos semiconductores de banda prohibida amplia-.
¿Cómo se clasifican los dispositivos semiconductores de potencia discretos?
Según la estructura del dispositivo, se clasifican en diodos, transistores de potencia, tiristores y otros. Entre estos, los transistores de potencia se dividen a su vez en transistores de unión bipolar (BJT), transistores de efecto de campo-de unión (JFET), transistores de efecto-de campo semiconductor-de óxido metálico-(MOSFET) y transistores bipolares de puerta-aislada (IGBT).
Según su capacidad de manejo de energía, se clasifican en dispositivos semiconductores discretos de bajo-voltaje y baja-potencia; dispositivos semiconductores discretos de potencia-media; dispositivos semiconductores discretos de alta-potencia; y dispositivos semiconductores discretos de alto-voltaje y ultra-alta-potencia.
Según la naturaleza de la señal aplicada entre el terminal de control y el terminal común por el circuito de control (excluidos los diodos de potencia), se pueden clasificar en tipos impulsados por corriente-y por voltaje-.
Accionado-por corriente: dispositivos discretos semiconductores de potencia que se apagan inyectando o extrayendo corriente del terminal de control.
Impulsados por voltaje-: dispositivos semiconductores de potencia que se encienden o apagan aplicando una señal de voltaje específica entre el terminal de control y el terminal común.
Según el grado en que la señal del circuito de control controla el dispositivo, se pueden clasificar como no controlados, semi{0}}controlados y totalmente controlados.
Dispositivos no controlados: dispositivos discretos semiconductores de potencia cuyos estados de encendido/apagado no pueden controlarse mediante una señal de control; Los dispositivos representativos incluyen diodos de potencia.
Dispositivos semi-controlados: dispositivos de energía cuya conducción puede controlarse mediante una señal de control pero cuyo apagado-no puede controlarse; Los dispositivos representativos incluyen tiristores y la mayoría de sus dispositivos derivados.
Dispositivos totalmente controlados: dispositivos semiconductores de potencia discretos en los que las señales de control pueden regular tanto el encendido-como el apagado-; los dispositivos representativos incluyen transistores bipolares de puerta-aislada (IGBT), transistores de efecto de campo-de potencia (FET) y tiristores de apagado-de puerta-;
Según la participación de los dos tipos de portadores de carga-electrones y huecos-en la conducción del dispositivo, los dispositivos discretos semiconductores de potencia se pueden clasificar en dispositivos unipolares, dispositivos bipolares y dispositivos compuestos.
Dispositivos unipolares: Dispositivos discretos semiconductores de potencia en los que sólo un tipo de portador de carga (electrones o huecos) participa en la conducción;
Dispositivos bipolares: Dispositivos discretos semiconductores de potencia en los que tanto electrones como huecos participan en la conducción;
Dispositivos compuestos: Dispositivos semiconductores de potencia discretos formados por la integración de dispositivos unipolares y bipolares;
Según los materiales de sustrato utilizados en los dispositivos semiconductores de potencia, los dispositivos semiconductores de potencia discretos existentes se pueden clasificar en tres generaciones:
Los materiales semiconductores de primera-generación están representados principalmente por el germanio (productos iniciales, ahora poco comunes) y el silicio.
Los materiales semiconductores de segunda-generación son principalmente materiales semiconductores compuestos, como el arseniuro de galio (GaAs) y el fosfuro de indio (InP).
Los materiales semiconductores de tercera-generación son principalmente materiales semiconductores-de banda prohibida amplia, como el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN).