本文為大家介紹“Si晶體管”（之所以前面加個Si,是因為還有其他的晶體管，例如SIc）。

雖然統稱為“Si晶體管”，但根據制造工藝和結構，還可分為“雙極”、“MOSFET”等種類。另外，還可根據處理的電流、電壓和應用進行分類。

下面以“功率元器件”為主題，從衆多晶體管中選取功率類元器件展開說明。其中，将以近年來控制大功率的應用中廣為采用的MOSFET為主來展開。

先來看一下晶體管的分類與特征。

Si晶體管的分類根據不同分類角度，有幾種不同的分類方法。在這裡，從結構和工藝方面粗略地分類如下。其中，本篇的主題“功率類”加粗/塗色表示。

雙極晶體管和MOSFET中，分功率型和小信号型，IGBT原本是為處理大功率而開發的晶體管，因此基本上僅有功率型。

順便提一下，MOSFET為Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor的縮寫，是場效應晶體管 (FET) 的一種。IGBT為Insulated Gate Bipolar Transistor的縮寫。

Si晶體管的特征

下面就雙極晶體管、MOSFET、IGBT，彙總了相對于晶體管的主要評估項目的特征。

對于各項目的評估是基于代表性的特性進行的，因此存在個别不吻合的内容。請理解為整體的傾向、特征。另外，這些晶體管的結構、工作原理與代表性的參數如下。

雙極晶體管（圖中以NPN為例）由PN結組成，通過在基極流過電流，而在集電極-發射極間流過電流。如前面的特征彙總表中所示，關于驅動，需要根據與放大系數、集電極電流之間的關系來調整基極電流等。與MOSFET顯著不同的是，用于放大或導通/關斷的偏置電流會流經晶體管（基極）。

另外，MOSFET中有稱為“導通電阻”的參數，尤其是處理大功率時是重要的特性。但雙極晶體管中沒有“導通電阻”這個參數。世界上最早的晶體管是雙極晶體管，所以可能有人說表達順序反了，不過近年來，特别是電源電路中MOSFET是主流，可能很多人都是從MOSFET用起來的，因此這裡以MOSFET為主。下面言歸正傳。與雙極晶體管的導通電阻相對應的是VCE(sat)，這是集電極-發射極間的飽和電壓。這是流過既定的集電極電流時，即晶體管導通時的電壓降，因此可通過該值求得導通時的電阻。

MOSFET（圖中以Nch為例）通過給栅極施加電壓在源極與漏極間創建通道來導通。另外，栅極通過源極及漏極與氧化膜被絕緣，因此不會流過 “導通”意義上的電流。但是，需要被稱為“Qg”的電荷。

關于MOSFET，将再次詳細介紹。

IGBT為雙極晶體管與MOSFET的複合結構。是為了利用MOSFET和雙極晶體管的優點而開發的晶體管。

與MOSFET同樣能通過栅極電壓控制進行高速工作，還同時具備雙極晶體管的高耐壓、低導通電阻特征。

工作上與MOSFET相同，通過給栅極施加電壓形成通道來流過電流。結構上MOSFET（以Nch為例）是相同N型的源極與漏極間流過電流，而IGBT是從P型的集電極向N型的發射極流過電流，也就是與雙極晶體管相同。因此，具有MOSFET的栅極相關的參數，以及雙極晶體管的集電極-發射極相關的參數。

這三種晶體管的工作特性各不相同。以下是Vce/Vds相對于基本的Ic/Id的特性。功率元器件基本上被用作開關，因此一般盡量在Vce/Vds較低的條件下使用。這是在使用的電路條件下，探讨哪種晶體管最适合時的代表特性之一。

來源：21ic電子

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