Биполярные транзисторы с изолированным затвором ( бтиз)или igbt-транзисторы
БТИЗ или (IGBT), --- полупроводниковый прибор, созданный путём совмещения структур биполярного транзистора (BJT; БТ) и полевого транзистора с изолированным затвором (ПТИЗ; MOSFET).
Ниже представлена классификация силовых полупроводниковых элементов по структуре и принципу действия, в которую входят БТИЗ:
У биполярного транзистора (БТ) много преимуществ
Малые габариты и малый вес, позволяющие делать миниатюрные электронные устройства.
Легко автоматизируемый процесс производства
Низкие рабочие напряжения, делающие транзисторы пригодными в схемах, где источниками питания являются батарейки.
. Долгий срок службы (до 30 лет).
Нечувствительность к вибрациям.
Возможность построения интегральных схем из множества транзисторов.
Немного повторения
Рассмотрим некоторые процессы, протекающие внутри БТ, так как их понимание важно для успешного освоения материала, связанного с БТИЗ.
БТ содержит два p-n перехода. Между p-областью и n-областью происходит диффузия: электроны из n-области переходят в p-область, a дырки из p-области переходят в n-область. В результате создаётся электрический ток, имеющий электронную и дырочную составляющие.
При уходе дырок из p-области в ней остаётся нескомпенсированный отрицательный заряд ионов акцепторов, зафиксированных в кристаллической решётке основного полупроводника. Поясним, что акцепторная примесь создаёт в кристалле полупроводника дополнительные свободные носители тока --- дырки, заряд которых считается положительным. Например, такой примесью будет трёхвалентный бор в кристаллической решётке четырёхвалентного кремния: при добавлении такой примеси получается дырочный полупроводник, иными словами, полупроводник p--типа.
В свою очередь, при уходе электронов из n--области, в ней остаётся нескомпенсированный положительный заряд ионов доноров, зафиксированных в кристаллической решётке основного полупроводника. Донорная примесь создаёт в полупроводнике дополнительные носители тока --- электроны, заряд которых считается отрицательным. К примеру, донорный пятивалентный атом мышьяка, будучи добавленным в кристаллическую решётку четырёхвалентного кремния, удерживает пятый свой электрон слабее, чем те четыре, что связаны с атомами кремния. В результате, образуется дополнительное количество свободных электронов, оторвавшихся от атома мышьяка. Наличие дополнительных свободных электронов в полупроводнике, способствует тому, что встречи дырок со свободными электронами (рекомбинация) происходят чаще и, таким образом, дырок в полупроводнике n--типа (электронном полупроводнике) оказывается меньше, чем в полупроводнике без примесей (собственном полупроводнике), а свободных электронов --- больше.
Если полярность контактного поля и поля внешнего источника совпадают (обратное включение p--n перехода) происходит увеличение потенциального барьера, который нужно преодолеть основным носителям заряда и, как следствие, p--n переход условно считается закрытым --- ток основных носителей заряда останавливается потенциальным барьером и в переходе протекает лишь очень малый дрейфовый ток (ток неосновных носителей, движущихся в полупроводнике хаотично и в малых количествах).
Рассмотрев свойства p--n переходов, перейдём к вопросу о том, почему БТ не подходит для использования в некоторых устройствах.