Силовые полупроводниковые приборы
Структуры, электронные символы, основные операции и несколько характеристик Представления силовых полупроводниковых приборов
Рекомендуемый уровень
начинающий
Введение
Эта техническая статья посвящена обзору следующих устройств силовой электроники, которые действуют как твердотельные переключатели в цепях. Они действуют как переключатель без какого-либо механического движения.
- Силовые диоды
- Полупроводниковый полевой транзистор (МОП-транзистор)
- Биполярный транзистор (BJT)
- Биполярный транзистор с изоляцией (IGBT)
- Тиристоры (SCR, GTO, MCT)
Твердотельные устройства полностью изготовлены из твердого материала, и их поток зарядов находится внутри этого твердого материала. Это название «твердотельное состояние» часто используется, чтобы показать разницу с более ранними технологиями вакуумных и газоразрядных трубных устройств; а также исключить обычные электромеханические устройства (реле, переключатели, жесткие диски и другие устройства с подвижными частями).
Транзистор Bell Labs в 1947 году стал первым твердотельным устройством, которое позднее стало коммерческим использованием в 1960-х годах. В этой статье аналогичные твердотельные устройства, такие как силовой диод, силовой транзистор, МОП-транзистор, тиристор и его двухтранзисторная модель, триак, тиристор выключения затвора (GTO), биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) и их характеристики (такие как iv характеристики и характеристики выключения). В силовой электронике эти переключатели действуют в области насыщения и работают в линейной области в аналоговой схеме, например, в усилителях мощности и линейных регуляторах. Это делает эти коммутаторы очень эффективными, поскольку при обработке мощности меньше потерь.
A. Силовой диод
Силовой диод имеет структуру ПИН по сравнению с сигнальным диодом, имеющим структуру ПШ. Здесь I (в ПИН) означает, что внутренний полупроводниковый слой имеет высокое обратное напряжение по сравнению с сигнальным диодом (n-, дрейфовым областным слоем, показанным на фиг.2). Однако недостатком этого внутреннего слоя является то, что он добавляет заметное сопротивление во время предвзятого состояния. Таким образом, силовой диод требует надлежащего охлаждения для обработки большой рассеиваемой мощности. Силовые диоды используются во многих приложениях, включая выпрямитель, зажим напряжения, множитель напряжения и т. Д. Символ силового диода совпадает с сигнальным диодом, как показано на рис.1.
Рисунок 1. Символ силового диода
Рисунок 2. Структура силового диода
Другие функции, которые встроены в силовой диод, позволяя ему работать с большей мощностью:
(a) Использование защитных колец
(б) Покрытие слоя диоксида кремния
Защитные кольца имеют р-тип, который предотвращает сливание слоя их истощения с истощающим слоем pn-перехода с обратным смещением. Защитные кольца предотвращают слишком узкий радиус кривизны границы слоя истощения, что увеличивает прочность на пробой. Покрытие слоя SiO 2 помогает ограничить электрическое поле на поверхности силового диода.
Если толщина слегка легированного слоя I слоя (n-слой)> ширины слоя разрушения при пробое ⇒ Не пробивать через силовой диод.
(Это означает, что слой истощения не пробивается через слегка легированный n-слой.)
Если толщина слоя I <ширина слоя истощения при пробое ⇒ Пробить через силовой диод.
Характеристики силового диода
Два типа характеристик силового диода показаны на фиг.3 и фиг.4, называемых следующим образом:
(i) Ампер-вольт-характеристики (iv характеристики)
(ii) характеристики выключения (или характеристики обратного восстановления)
Рисунок 3. Ампер-вольт Характеристики силового диода
Отключаемое напряжение - это значение минимального напряжения для V A (анодное напряжение), чтобы диод работал в режиме прямой проводки. Напряжение на входе сигнального диода составляет 0, 7 В, а в силовом диоде - 1 В. Таким образом, его типичное падение прямой проводимости больше. При условии прямого смещения ток диода сигнала увеличивается экспоненциально, а затем увеличивается линейно. В случае силового диода он почти линейно увеличивается с приложенным напряжением, так как все слои ПИН остаются насыщенными неосновными носителями при прямом смещении. Таким образом, высокое значение тока приводит к падению напряжения, которое маскирует экспоненциальную часть кривой. В условиях обратного смещения небольшой ток утечки течет из-за неосновных носителей до тех пор, пока не появится лавинный пробой, как показано на рисунке 3.
Рисунок 4. Характеристики выключения силового диода: a) Изменение прямого тока i f; б) Изменение перепада давления в прямом направлении v f; c) Изменение потери мощности
После того, как прямой диод приходит в нуль, диод продолжает двигаться в противоположном направлении из-за наличия хранимых зарядов в слое истощения и p или n-слое. Ток диода течет на время обратного восстановления t rr. Это время между мгновенным током прямого диода становится равным нулю, а мгновенный ток обратного восстановления уменьшается до 25% от его обратного максимального значения.
Время T a: Заряды, хранящиеся в слое истощения, удалены.
Время T b: Заряды от полупроводникового слоя удаляются.
Заштрихованная область на рис. 4.а представляет собой хранимые заряды Q R, которые необходимо удалить во время восстановления в обратном направлении t rr.
Потери мощности на диоде = v f * i f (показаны на рисунке 4.c)
Как показано, основные потери мощности в диоде происходят в течение периода t b.
Восстановление может быть резким или плавным, как показано на рисунке 5. Чтобы узнать его количественно, мы можем использовать S-фактор.
Соотношение T b / T a: коэффициент мягкости или S-фактор.
S-фактор: измерение переходного процесса напряжения, которое происходит во время восстановления диода.
S-factor = 1 ⇒ низкий колебательный процесс обратного восстановления. (Диод с мягким восстановлением)
S-фактор <1 ⇒ большое колебательное напряжение (быстродействующий диод или быстровосстанавливаемый диод).
Силовые диоды теперь существуют с номинальным током от 1А до нескольких тысяч ампер с номинальным сопротивлением обратного восстановления от 50 до 5000 В или более.
Рисунок 5. Характеристики обратного восстановления для силового диода
Диод Шоттки: Он имеет соединение алюминий-кремний, где кремний является n-типом. Поскольку у металла нет отверстий, нет сохраненного заряда и времени возврата назад. Поэтому существует только движение основных носителей (электронов) и предотвращается задержка выключения, вызванная процессом рекомбинации. Он также может переключаться намного быстрее, чем диод pn-перехода. По сравнению с диодом pn-перехода он имеет:
(a) Более низкое напряжение отключения
(b) Более высокий ток обратной утечки
(c) Более высокая рабочая частота
Применение: высокочастотные приборы и импульсные источники питания.
Рисунок 6. Символ диода Шоттки и кривые характеристик тока-напряжения
B. Полупроводниковый полупроводниковый полупроводниковый транзистор (мощность)
МОП-транзистор - это однопортовое (однополюсное) трехпозиционное устройство с контролируемым напряжением. Его символы показаны на рисунке 7 и на рисунке 8. По сравнению с простым боковым MOSFET-каналом для маломощных сигналов силовой МОП-транзистор имеет разную структуру. Он имеет вертикальную структуру канала, где источник и слив находятся на противоположной стороне кремниевой пластины, как показано на рисунке 10. Это противоположное расположение источника и стока увеличивает способность силового МОП-транзистора обрабатывать большую мощность.
Рисунок 7. Символ MOSFET
Рисунок 8. Символы MOSFET для разных режимов
Во всех этих соединениях подложки внутренне соединены. Но в случаях, когда он подключен снаружи, символ будет меняться, как показано в MOSFET с улучшенным типом n-канала на фиг.9. MOSFET с улучшенным N-каналом чаще встречается из-за высокой подвижности электронов.
Рисунок 9. MOSFET с улучшенным N-каналом с субстратом, подключенным снаружи
Рисунок 10. Поперечный разрез силового МОП-транзистора
Основная принципиальная схема и выходные характеристики транзисторного МОП-транзистора n-канала с подключенной нагрузкой приведены на фиг.11 и фиг.12 соответственно.
Рисунок 11. Структурный вид силового MOSFET с соединениями
Дрейфовая область, показанная на фиг.11, определяет способность блокировки напряжения MOSFET.
Когда V GS = 0, ⇒ V DD делает его обратным смещением, и ток не течет из дренажа в источник.
Когда V GS > 0, ⇒ Электроны формируют текущий путь, как показано на рисунке 11. Таким образом, ток от стока к источнику течет. Теперь, если мы увеличим напряжение затвора к источнику, ток стока также увеличится.
Рисунок 12. Ток стока (I D) и напряжение на выходе (V DS) Характеристики Кривые
Для более низкого значения V DS MOSFET работает в линейной области, где он имеет постоянное сопротивление, равное V DS / I D. При фиксированном значении V GS и превышении порогового напряжения V TH MOSFET переходит в область насыщения, где значение тока стока имеет фиксированное значение.
Рисунок 13. Выходные характеристики с грузовой линией
Если XY представляет собой линию нагрузки, то X-точка представляет точку выключения, а точка Y - это точка включения, где V DS = 0 (поскольку напряжение на замкнутом переключателе равно нулю). Направление вращения и отключение также показано на рисунке 13.
Помимо кривых выходных характеристик, передаточные характеристики силового МОП-транзистора также показаны на рисунке 14.
Рисунок 14. Напряжение от источника к источнику тока и ток стока для силового МОП-транзистора
Здесь V TH является минимальным положительным напряжением между затвором и источником, над которым MOSFET входит в состояние on-state из состояния off-state. Это называется пороговым напряжением. Это также показано на кривой выходных характеристик на рисунке 12.
Краткий обзор структурной схемы, приведенной на рисунке 11, показывает, что существует фиктивный BJT и фиктивная диодная структура, встроенная в силовой MOSFET, как показано на рисунке 15.
Поскольку источник соединен как с базой, так и с эмиттером этого паразитного BJT, эмиттер и основание BJT закорочены. Это означает, что этот BJT действует в отключенном состоянии.
Рисунок 15. Фиктивный BJT и фиктивный диод в Power MOSFET
Фиксированный диодный анод подключен к источнику, а его катод подключен к стоку. Таким образом, если мы применим отрицательное напряжение V DD по дренажу и источнику, оно будет смещено вперед. Это означает, что функция блокировки MOSFET с обратной блокировкой прерывается. Таким образом, это может быть использовано в цепи инвертора для реактивных нагрузок без необходимости чрезмерного диода через коммутатор. Символически это представлено на рисунке 16.
Рисунок 16. Представление МОП-транзисторов с внутренним диодом
Хотя внутренний внутренний диод MOSFET имеет достаточный ток и скорость переключения для большинства приложений, могут быть некоторые приложения, в которых требуется использование сверхбыстрого диода. В таких случаях внешний диод быстрого восстановления соединен антипараллельным образом. Но также требуется блокировать диод с медленным восстановлением, чтобы блокировать действие диода тела, как показано на рисунке 17.
Рисунок 17. Реализация быстродействующего диода для силового MOSFET
Одним из важных параметров, влияющих на характеристики переключения, являются емкости корпуса, существующие между тремя его терминалами, например, слив, источник и затвор. Его представление показано на рисунке 18.
Рисунок 18. Представление MOSFET, показывающее пропускную способность соединения
Параметры C GS, C GD и C DS являются нелинейными по своему характеру и приведены в техническом паспорте устройства конкретного MOSFET. Они также зависят от напряжения смещения постоянного тока и структуры устройства или геометрии. Они должны заряжаться через ворота во время процесса включения, чтобы фактически включить MOSFET. Привод должен быть способен заряжать и разряжать эти емкости для включения или выключения MOSFET.
Таким образом, коммутационные характеристики силового МОП-транзистора зависят от этих внутренних емкостей и внутреннего импеданса схем управления затвором. Кроме того, это зависит от задержки, связанной с переносом носителя через область дрейфа. Характеристики переключения силового МОП-транзистора показаны на рисунках 19 и 20.
Рисунок 19. Характеристики включения Power MOSFET
Задержка от t 0 до t 1 за счет зарядки входной емкости до ее порогового напряжения V TH. Ток стока в этой длительности остается равным нулю. Это называется временем задержки. Существует еще одна задержка от t 1 до t 2, в течение которой напряжение затвора возрастает до V GS, напряжение, необходимое для возбуждения МОП-транзистора во включенное состояние. Это называется временем нарастания. Эта общая задержка может быть уменьшена за счет использования схемы с низким импедансом. Ток затвора в течение этой длительности уменьшается экспоненциально, как показано. В течение времени, превышающего t 2, ток стока I D достиг своего максимального постоянного значения I. Когда ток стока достиг постоянного значения, напряжение затвор-источник также является постоянным, как показано в передаточных характеристиках МОП-транзистора на фиг. 20.
Рисунок 20. Характеристики переноса силового MOSFET с рабочей точкой
Для характеристик выключения предположим, что MOSFET уже находится в ситуации включения в устойчивом состоянии. При t = t 0 напряжение затвора сводится к нулю; C GS и C GD начинают разряжаться через сопротивление затвора R G. Это вызывает время задержки выключения до t 1 от t 0, как показано на рисунке 21. Предполагая, что напряжение стока от источника остается фиксированным. В течение этой продолжительности как V GS, так и I G уменьшается по величине, ток стока остается при фиксированном значении, составляющем ток от C GD и C GS.
Рисунок 21. Характеристики выключения Power MOSFET
В течение времени, когда t 2 > t> t 1, напряжение затвор-источник постоянное. Таким образом, весь поток теперь выводится из C GD. До момента t 3 ток стока почти достигнет нулевого значения; который отключает MOSFET. Это время известно как время спада, это когда входная емкость разряжается до порогового значения. За пределами t 3 напряжение затвора экспоненциально уменьшается до нуля до тех пор, пока ток затвора не станет равным нулю.
C. Силовой биполярный переходный транзистор (BJT)
Power BJT используется традиционно для многих приложений. Однако IGBT (биполярный транзистор с изоляцией) и полевой транзистор с полевым эффектом (металл-оксид-полупроводник с полевым транзистором) заменили его для большинства приложений, но все же они используются в некоторых областях из-за более низкого напряжения насыщения в диапазоне рабочих температур, IGBT и MOSFET имеют более высокую входную емкость по сравнению с BJT. Таким образом, в случае IGBT и MOSFET схема возбуждения должна быть способна заряжать и разряжать внутренние емкости.
Рисунок 22. (a) NPN BJT (b) PNP BJT
BJT представляет собой трехслойное и двухкомпонентное полупроводниковое устройство npn или pnp, как показано на фиг.22 (а) и (b).
Хотя BJT имеют меньшую входную емкость по сравнению с MOSFET или IGBT, BJTs значительно медленнее в ответ из-за низкого входного импеданса. BJT используют большее количество кремния для той же производительности привода.
В случае MOSFET, изученного ранее, мощность BJT отличается по конфигурации по сравнению с простым планарным BJT. В плоском BJT коллектор и эмиттер находятся на одной стороне пластины, а при мощности BJT - на противоположных краях, как показано на рисунке 23. Это делается для увеличения мощности BJT для обработки мощности.
Рисунок 23. Структура BJT PNP.
Силовые npn-транзисторы широко используются в высоковольтных и высокоточных приложениях, которые будут обсуждаться позже.
Входные и выходные характеристики планарного BJT для конфигурации с общим эмиттером показаны на рисунке 24. Это кривые характеристик вольт-амперных характеристик.
Рисунок 24. Входные характеристики и выходные характеристики для конфигурации Common-Emitter планарного BJT соответственно
Характерные кривые для мощности BJT одинаковы, за исключением небольшой разницы в ее области насыщения. Он имеет дополнительную область действия, известную как квазинасыщенность, как показано на рисунке 25.
Рисунок 25. Кривые выходных характеристик мощности BJT
Эта область появляется из-за введения слегка легированной области дрейфа коллекторов, где переходное соединение коллектора имеет низкое обратное смещение. Удельное сопротивление этой области дрейфа зависит от величины базового тока. В области квазинасыщенности значение ß значительно уменьшается. Это связано с увеличением значения тока коллектора с повышенной температурой. Но базовый ток по-прежнему контролирует ток коллектора из-за сопротивления, создаваемого областью дрейфа. Если транзистор входит в область жесткого насыщения, то основной ток не контролирует ток коллектора из-за отсутствия области дрейфа и в основном зависит от нагрузки и значения V CC.
Прямое смещение pn-перехода имеет две емкости, называемые емкостью уровня истощения и диффузионной емкостью. В то время как обратный переход смещения имеет только емкость истощения в действии. Значение этих емкостей зависит от напряжения перехода и конструкции транзистора. Эти емкости вступают в роль во время переходной операции, т.е. операций переключения. Из-за этих емкостей транзистор не включается и не выключается мгновенно.
Характеристики переключения мощности BJT показаны на рис.26. Когда применяется положительное базовое напряжение, начинает течь базовый ток, но в течение некоторого времени ток коллектора отсутствует. Это время известно как время задержки (t d), необходимое для зарядки емкости перехода базы до эмиттера до 0, 7 В прибл. (известный как напряжение прямого смещения). При t> t d ток коллектора начинает возрастать, а V CE начинает падать с величиной 9/10 ее пикового значения. Это время называется временем нарастания, необходимым для включения транзистора. Транзистор остается включенным до тех пор, пока ток коллектора не меньше этого значения.
Для выключения BJT полярность базового напряжения меняется на противоположную и, соответственно, изменяется полярность основного тока, как показано на рисунке 26. Основной ток, требуемый во время стационарного режима, больше, чем требуется для насыщения транзистора. Таким образом, избыточные платы за несущие несущие хранятся в базовой области, которую необходимо удалить во время выключения. Время, необходимое для аннулирования этого заряда, - это время хранения, t s. Ток коллектора остается за одно и то же значение за это время. После этого ток коллектора начинает уменьшаться и заряды перехода от базового к эмиттеру к отрицательной полярности; базовый ток также уменьшается.
Рисунок 26. Характеристики включения и выключения BJT
D. Биполярный транзистор с изоляцией (IGBT)
IGBT сочетает в себе физику BJT и силового MOSFET, чтобы получить преимущества обоих миров. Он управляется напряжением затвора. Он имеет высокий входной импеданс, как силовой MOSFET, и имеет низкую потерю мощности в состоянии, как в случае BJT. Нет даже вторичного пробоя и не имеет длительного времени переключения, как в случае BJT. Он имеет лучшие характеристики проводимости по сравнению с МОП-транзистором из-за биполярного характера. Он не имеет диода корпуса, как в случае MOSFET, но это можно рассматривать как преимущество использования внешнего диода быстрого восстановления для конкретных приложений. Они заменяют MOSFET для большинства применений с высоким напряжением с меньшими потерями проводимости. Его физическая структурная схема поперечного сечения и эквивалентная схема показаны на фиг.27 - 29. Это три терминала, называемые коллектором, эмиттером и затвором.
Рисунок 27. Просмотр структуры IGBT
Существует p + субстрат, который отсутствует в МОП-транзисторе и ответственен за инъекцию неосновных носителей в n-область. Усиление NPN-терминала снижается благодаря широкой эпитаксиальной базе и n + буферному слою.
Существуют две структуры IGBT, основанные на легировании буферного слоя:
a) Пробивное IGBT: сильно легированный n буферный слой ➔ меньшее время переключения
b) Непроницаемый IGBT: слегка легированный n буферный слой ➔ больший срок службы носителей ➔ повышенная проводимость дрейфовой области ➔ снижение падения напряжения на выходе
(Примечание: ➔ означает подразумевает)
Рисунок 28. Эквивалентная схема для IGBT
Рисунок 29. Упрощенная эквивалентная схема для IGBT
Рисунок 30. Схема схемы для IGBT
На основании этой принципиальной схемы, приведенной на рис. 30, получены прямые характеристики и передаточные характеристики, которые приведены на рис. 31 и рис.32. Его характеристика переключения также показана на рисунке 33.
Рисунок 31. Прямые характеристики для IGBT
Рисунок 32. Характеристики переноса IGBT
Рисунок 33. Характеристики включения и выключения IGBT
(Примечание: T dn: время задержки, T r: время нарастания, T df: время задержки, T f1: начальное время падения, T f2: конечное время падения)
E. Тиристоры (SCR, GTO, MCT)
Тиристоры - это семейство твердотельных устройств, широко используемых в силовых электронных схемах, таких как SCR (кремниевый выпрямитель), DIAC (диод на переменном токе), TRIAC (триод на переменном токе), GTO (тиристоры выключения затвора), MCT (MOS-управляемый тиристор), RCT, PUT, UJT, LASCR, LASCS, SIT, SITh, SIS, SBS, SUS, SBS и т. Д. SCR является самым старым членом и руководителем этого семейства; и обычно упоминается с названием «тиристор».
Они работают как бистабильные переключатели, которые либо работают в непроводящем, либо проводящем состоянии. Традиционные тиристоры сконструированы без возможности отключения от затвора, при которых тиристор может поступать из проводящего состояния в непроводящее состояние, когда только ток анода падает ниже удерживающего тока. В то время как GTO является тиристорным типом, который имеет возможность отключения от затвора.
SCR
SCR обычно имеет три контакта и четыре слоя переменного материала p и n-типа, как показано на рисунке 34. Структура тиристора может быть разделена на две секции: npn и pnp-транзисторы для простого анализа, как показано на рисунке 36. Он имеет три терминала, называемых катодом, анодом и воротами.
Рисунок 34. Структурный вид тиристора
N-основа - область с высоким удельным сопротивлением, и ее толщина напрямую зависит от скорости блокировки тиристора. Но большая ширина n-base указывает на медленное время отклика для переключения. Символ тиристора приведен на рисунке 35.
Рисунок 35. Схематический тиристор
Рисунок 36. Двух-транзисторная модель тиристора (A-анод, G-образный и К-катод)
Плоская конструкция используется для маломощных SCR. В этом типе конструкции все соединения рассеиваются. Для высокой мощности используется конструкция mesa, в которой рассеивается внутренний слой и на нем легируются два внешних слоя.
Статическая характеристика, полученная из схемы, приведенной на фиг.37, изображена на рисунке 38. Она работает в трех режимах: режим прямой передачи, режим прямой блокировки и режим блокировки в обратном направлении.
Минимальный ток анода, который заставляет устройство оставаться в режиме прямой проводимости при переключении из режима блокировки вперед, называется током фиксации. Если SCR уже проводит и ток анода уменьшается от режима прямой проводки до режима блокировки вперед, минимальное значение анодного тока, которое должно оставаться в режиме прямой проводки, известно как удерживающий ток.
Рисунок 37. Основная схема для получения характеристик напряжения и тока тиристора
Рисунок 38. Кривая статических характеристик SCR
Характеристики переключения SCR показаны на рисунке 39. Обратите внимание, что его нельзя отключить с помощью затвора. Это связано с положительной обратной связью или эффектом регенеративной обратной связи.
Рисунок 39. Характеристики включения и выключения SCR
GTO (тиристор выключения)
GTO может быть включен с положительным импульсом тока затвора и выключен с отрицательным импульсом тока затвора. Его способность отключиться вызвана утечкой тока коллектора PNP затвором и тем самым нарушением эффекта регенеративной обратной связи.
На самом деле конструкция GTO выполнена таким образом, что коэффициент усиления pnp тока GTO уменьшается. Высоколегированные n пятен в слое анода p образуют короткодействующий эффект эмиттера и в конечном итоге уменьшают коэффициент усиления GTO для более низкой регенерации тока, а также возможность блокировки обратного напряжения. Это уменьшение возможности обратной блокировки может быть улучшено за счет диффузии золота, но это сокращает срок службы носителя. Кроме того, для этого требуется особая защита, как показано на рисунке 43.
На рис. 40 показаны четыре слоя Si, а три соединения GTO и фиг.41 - его практическая форма. Символ для GTO показан на рис.
Рисунок 40. Четыре слоя и три перехода GTO
Рисунок 41. Практическая форма GTO
Рисунок 42. Символ GTO
Общая скорость переключения GTO выше, чем тиристор (SCR), но падение напряжения GTO больше. Диапазон мощности GTO лучше, чем BJT, IGBT или SCR.
Токовые характеристики статического напряжения GTO аналогичны SCR, за исключением того, что ток фиксации GTO больше (около 2 А) по сравнению с SCR (около 100-500 мА).
Схема возбуждения затвора с коммутационными характеристиками приведена на рисунке 43 и на рисунке 44.
Рисунок 43. Цепь накопителя для GTO
Рисунок 44. Характеристики включения и выключения GTO
MCT (MOS-управляемый тиристор)
IGBT является улучшением по сравнению с BJT с использованием MOSFET для включения или выключения анодного тока. Аналогично, MCT является улучшением по сравнению с тиристором с помощью пары MOSFET для переключения тока. В семействе MCT есть несколько устройств, но p-канал обычно обсуждается. Его схематическая схема и эквивалентная схема приведены на рисунке 45 и на рисунке 46. Его символ приведен на рисунке 47.
Рисунок 45. Схематическая диаграмма MCT P-типа
Рисунок 46. Эквивалентная схема для MC-типа P
Рисунок 47. Символ P-Type MCT
Из-за структуры NPNP вместо PNPN анод действует как ссылка для ворот. Структура NPNP представлена транзистором QN NPN и PNP-транзистором Q2 в эквивалентной схеме.
Мощность, необходимая для включения или выключения, мала при низких потерях коммутации из-за ее распределенной структуры по всей поверхности устройства. Время задержки из-за хранения заряда также невелико. Он также имеет низкое падение напряжения на выходе.
Когда MCT p-типа находится в состоянии блокировки вперед, его можно включить, применив отрицательный импульс к его затвору (относительно анода). В то время, когда n-канальный MCT находится в режиме блокировки вперед, его можно включить с положительным импульсом затвора (относительно катода). Он будет оставаться включенным до тех пор, пока ток устройства не будет отменен или импульс выключения не будет подаваться на затвор, т. Е. Применение положительного импульса затвора для MC-типа p для анода.
Это устройство может обладать высокой токовой и высокой вероятностью $$ \ frac {di} {dt} $$. Но, как и любые другие устройства, он должен быть защищен от переходных напряжений и текущих всплесков с помощью подходящих демпферов. Он используется в приложениях разрядки конденсаторов, автоматических выключателях, AC-AC или AC-DC-преобразователях. Это идеальная замена для GTO, поскольку для этого требуется гораздо более простой привод затвора и, безусловно, более эффективный.