Elektron tizimlarning eng asosiy qurilish bloklari sifatida yarimo'tkazgichli quvvat qurilmalari avtomobil elektronikasi, maishiy elektronika, tarmoq aloqalari, elektron uskunalar, aerokosmik, harbiy texnika, asbobsozlik, sanoat avtomatizatsiyasi va tibbiy elektronika kabi turli sohalarda hal qiluvchi rol o'ynaydi. Ushbu maqolada Chendaxing quvvat qurilmalarining ta'rifi va tasnifi bilan tanishadi.
Diskret quvvatli yarimo'tkazgich qurilmalari qanday aniqlanadi?
Quvvatli yarim o'tkazgichli diskret qurilmalar (Power Electronic Devices), shuningdek, quvvat elektron qurilmalari sifatida ham tanilgan, elektr energiyasini qayta ishlash uchun asosiy zanjirlarda bevosita ishlatilishi mumkin bo'lgan elektron qurilmalarga ishora qiladi va shu bilan quvvatni konvertatsiya qilish yoki boshqarishga erishadi. Ularning funktsiyalari birinchi navbatda quvvatni konvertatsiya qilish, quvvatni kuchaytirish, quvvatni almashtirish, kontaktlarning zanglashiga olib tashlash va tuzatishga bo'linadi.
Quvvatli yarim o'tkazgichli diskret qurilmalarni ikkita asosiy toifaga ajratish mumkin: quvvatli yarim o'tkazgichli diskret qurilmalar (shu jumladan quvvat modullari) va quvvatli yarim o'tkazgichli integral mikrosxemalar (Power IC). Ular orasida quvvatli yarimo'tkazgichli diskret qurilmalar ma'lum bir asosiy funktsiyani bajarish uchun mo'ljallangan yarimo'tkazgichli qurilmalarga tegishli bo'lib, ularni funktsional jihatdan yanada bo'linib bo'lmaydi.
1957 yilda Amerika Qo'shma Shtatlaridagi General Electric (GE) dunyodagi birinchi sanoat{1}}tiristorni ishlab chiqdi, bu diskret quvvatli yarimo'tkazgich qurilmalarining paydo bo'lishini belgiladi. Diskret quvvatli yarimo'tkazgich qurilmalarining rivojlanishi tiristorlarga asoslangan birinchi bosqichdan o'tdi, ikkinchi bosqich MOSFET va IGBTlar bilan ifodalanadi va endi keng diapazonli yarimo'tkazgich qurilmalariga asoslangan yangi bosqichga o'tmoqda.
Diskret quvvatli yarimo'tkazgichli qurilmalar qanday tasniflanadi?
Qurilmaning tuzilishiga ko'ra, ular diodlar, quvvat tranzistorlari, tiristorlar va boshqalarga bo'linadi. Bular orasida quvvatli tranzistorlar yana bipolyar ulanish tranzistorlariga (BJT), birlashma maydoni{1}}ta'sirli tranzistorlarga (JFET), metall-oksid{3}}yarimo'tkazgich maydon-ta'sirli tranzistorlar (MOSFETlar) va izolyatsiyalangan-tranzistorlar (IGBT)larga bo'linadi.
Quvvat bilan ishlash qobiliyatiga koʻra, ular past kuchlanishli, past quvvatli-diskret yarimoʻtkazgichli qurilmalarga boʻlinadi; o'rta{2}}kuchli diskret yarimo'tkazgichli qurilmalar; yuqori-kuchli diskret yarimo'tkazgichli qurilmalar; va yuqori{4}}kuchlanishli, ultra-yuqori-kuchli diskret yarimo‘tkazgichli qurilmalar.
Boshqarish terminali va umumiy terminal o'rtasida qo'zg'alish pallasida qo'llaniladigan signalning tabiatiga ko'ra (kuchli diodlardan tashqari) ularni oqim-va kuchlanish-boshqaruvchi turlarga bo'lish mumkin.
Joriy -boshqaruv: boshqaruv terminalidan oqim kiritish yoki chiqarish orqali oʻchiriladigan quvvatli yarimoʻtkazgichli diskret qurilmalar.
Voltaj-boshqaruv terminali va umumiy terminal o'rtasida ma'lum kuchlanish signalini qo'llash orqali yoqiladigan yoki o'chiriladigan quvvat yarimo'tkazgich qurilmalari.
Boshqarish sxemasi signalining qurilmani nazorat qilish darajasiga ko‘ra, ularni boshqarilmaydigan, yarim-boshqariladigan va to‘liq boshqariladigan deb tasniflash mumkin.
Nazorat qilinmagan qurilmalar: yoqish/o'chirish holatini nazorat signali bilan boshqarib bo'lmaydigan quvvatli yarimo'tkazgichli diskret qurilmalar; vakili qurilmalar quvvat diyotlarini o'z ichiga oladi.
Yarim{0}}boshqariladigan qurilmalar: Oʻtkazuvchanligi nazorat signali bilan boshqarilishi mumkin boʻlgan, lekin oʻchirilishini-boshqarilmaydigan quvvat qurilmalari; vakili qurilmalarga tiristorlar va ularning hosilaviy qurilmalarining ko'pchiligi kiradi.
To'liq boshqariladigan qurilmalar: Diskret quvvatli yarimo'tkazgichli qurilmalarda boshqaruv signallari yoqishni{0}}va o'chirishni- tartibga solishi mumkin; vakili qurilmalarga izolyatsiyalangan-eshikli bipolyar tranzistorlar (IGBT), quvvat maydoni-effektli tranzistorlar (FET) va eshik-o‘chirish-tiristorlari kiradi;
Ikki turdagi zaryad tashuvchilarning{0}}elektronlari va teshiklari-ning qurilmaning oʻtkazuvchanligida ishtirok etishiga koʻra, quvvatli yarimoʻtkazgichli diskret qurilmalarni bir qutbli qurilmalar, bipolyar qurilmalar va kompozit qurilmalarga ajratish mumkin.
Unipolyar qurilmalar: o'tkazuvchanlikda faqat bitta turdagi zaryad tashuvchisi (elektronlar yoki teshiklar) ishtirok etadigan quvvatli yarim o'tkazgichli diskret qurilmalar;
Bipolyar qurilmalar: o'tkazuvchanlikda elektronlar va teshiklar ishtirok etadigan kuchli yarim o'tkazgichli diskret qurilmalar;
Kompozit qurilmalar: bir kutupli va bipolyar qurilmalarni birlashtirish natijasida hosil bo'lgan diskret quvvatli yarim o'tkazgich qurilmalari;
Quvvatli yarim o'tkazgich qurilmalarida ishlatiladigan substrat materiallariga asoslanib, mavjud diskret quvvatli yarim o'tkazgich qurilmalari uch avlodga bo'linishi mumkin:
Birinchi{0}}avlod yarimo'tkazgich materiallari asosan germaniy (ilk mahsulot, hozir kam uchraydigan) va kremniy bilan ifodalanadi.
Ikkinchi{0}}avlod yarimo'tkazgich materiallari asosan galliy arsenid (GaAs) va indiy fosfidi (InP) kabi aralash yarimo'tkazgichlardir.
Uchinchi avlod yarimo'tkazgichlar{0}}avlodlari asosan kremniy karbid (SiC) va galliy nitridi (GaN) kabi keng tarmoqli yarimo'tkazgichlardir.