Влияние параметров внутренних элементов структуры на выходную вольт-амперную характеристику мощного составного транзистора
Аннотация
Исследована выходная вольт-амперная характеристика мощного составного СИТ (статического индукционного транзистора) — МОП-транзистора (типа металл–оксид–полупроводник). Основная коммутируемая мощность составного ключа сосредоточена в высоковольтном СИТ, к которому последовательно подключена силовая сборка, состоящая из двух низковольтных МОП-транзисторов, являющихся противофазными элементами управления. Первый МОП-транзистор (МОП1) расположен в контуре силового тока и по цепи затвора управляет выходным током составного ключа. Второй (МОП2) — подключен к затвору СИТ и служит для сброса остаточного тока при запирании составного ключа и его защиты от тепловой и токовой перегрузок. Установлено, что выходная ВАХ (вольт-амперная характеристика) содержит три основных участка, характеристики и параметры которых определяются режимами работы основных составляющих элементов комбинированной схемы. Первые два участка могут быть отнесены к классическим областям насыщения ключа и его активного режима работы. Третий участок характеризуется «подскоком» выходного тока ключа, что не характерно для классических вариантов ВАХ «пентодного» типа. Для объяснения особенностей выходных ВАХ составного ключа проведены дополнительные исследования. В структуру комбинированной схемы были встроены три датчика тока, позволивших контролировать ток стока СИТ, а также токи стока транзисторов управляющей сборки МОП1 и МОП2. При одинаковом управляющем напряжении в цепи затвора МОП1 были сняты выходная характеристика собственно составного ключа и три дополнительных ВАХ, выходные токи которых контролировались встроенными датчиками. Показано, что с помощью выходной ВАХ можно определять усилительные параметры внутренних элементов СИТ, что позволяет контролировать работу мощного составного ключа в режимах токовой и тепловой перегрузки, а также минимизировать мощность статических потерь в его структуре.
Литература
2. Воронин П.А., Воронин И.П., Панфилов Д.И., Духнич Е.М. Оптимизация статических и динамических параметров мощного составного ключа с полевым управлением // Известия РАН. Энергетика. 2016. № 4. С. 91—102.
3. Горбатюк А.В., Гусин Д.В., Иванов Б.В. Теория и моделирование комбинированных механизмов ограничения области безопасной работы полупроводниковых переключателей силовой микроэлектроники // Физика и техника полупроводников. 2013. Т. 47. № 3. С. 373—382.
4. Воронин П.А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение. М.: ДМК Пресс, 2015.
5. Бономорский О.И., Кюрегян А.С., Горбатюк А.В., Иванов Б.В. Сравнительный анализ статических характеристик биполярных транзисторов с изолированным затвором и тиристоров с полевым управлением // Электротехника. 2015. № 2. С. 51—56.
6. Rozanov Y., Ryvkin S., Chaplygin E., Voronin P. Power Electronic Basics: Operating, Principles, Design, Formulas and Applications. Taylor & Francis Group, CRC Press, 2015.
7. Кюрегян А.С., Юрков С.Н. Подпороговые характеристики транзисторов и тиристоров с электростатическим управлением. Ч. I. Мелкий планарный затвор // Физика и техника полупроводников. 1998. Т. 32. № 2. С. 249—254.
8. Кюрегян А.С. Подпороговые характеристики транзисторов и тиристоров с электростатическим управлением. Ч. II. Глубокий планарный затвор // Физика и техника полупроводников. 1998. Т. 32. № 4. С. 497—503.
---
Для цитирования: Воронин П.А., Воронин И.П., Рашитов П.А. Влияние параметров внутренних элементов структуры на выходную вольт-амперную характеристику мощного составного транзистора // Вестник МЭИ. 2018. № 1. С. 47—52. DOI: 10.24160/1993-6982-2018-1-47-52.
#
1. Nishizava J., Terasaki T., Shibata J. Field – Effect Transistor Versus Analog Transistor (Static Induction Transistor). IEEE Trans. on Electron Dev. 1975;22;4:185—197.
2. Voronin P.A., Voronin I.P., Panfilov D.I., Duhnich E.M. Optimizatsiya Staticheskih i Dinamicheskih Parametrov Moshchnogo Sostavnogo Klyucha s Polevym Upravleniem. Izvestiya RAN. Energetika. 2016;4:91—102. (in Russian).
3. Gorbatyuk A.V., Gusin D.V., Ivanov B.V. Teoriya i Modelirovanie Kombinirovannyh Mekhaniz-mov Ogranicheniya Oblasti Bezopasnoy Raboty Poluprovod- nikovyh Pereklyuchateley Silovoy Mikroelektroniki. Fizika i Tekhnika Poluprovodnikov. 2013;47;3:373—382. (in Russian).
4. Voronin P.A. Silovye Poluprovodnikovye Klyuchi: Semeystva, Harakteristiki, Primenenie. M.: DMK Press, 2015. (in Russian).
5. Bonomorskiy O.I., Kyuregyan A.S., Gorbatyuk A.V., Ivanov B.V. Sravnitel'nyy Analiz Staticheskih Harakteristik Bipolyarnyh Tranzistorov s Izolirovannym Zatvorom i Tiristorov s Polevym Upravleniem. Elektrotekhnika. 2015;2:51—56. (in Russian).
6. Rozanov Y., Ryvkin S., Chaplygin E., Voronin P. Power Electronic Basics: Operating, Principles, Design, Formulas and Applications. Taylor & Francis Group, CRC Press, 2015.
7. Kyuregyan A.S., Yurkov S.N. Podporogovye Harakteristiki Tranzistorov i Tiristorov s Elektrostaticheskim Upravleniem. Ch. I. Melkiy Planarnyy Zatvor. Fizika i Tekhnika Poluprovodnikov. 1998;32;2:249—254. (in Russian).
8. Kyuregyan A.S. Podporogovye Harakteristiki Tranzistorov i Tiristorov s Elektrostaticheskim Upravleni em. Ch. II. Glubokiy Planarnyy Zatvor. Fizika i Tekhnika Poluprovodnikov. 1998;32;4:497—503. (in Russian).
---
For citation: Voronin P.А., Voronin I.P., Rashitov P.А. Dependence of the High-Power Composite Transistor’s Output Current-
Voltage Characteristic on the Parameters of the Device Structure Internal Elements. MPEI Vestnik. 2018;1:47—52. (in Russian).DOI: 10.24160/1993-6982-2018-1-47-52.
