
【电】 conductivity modulation transistor
【化】 conductivity; electric conductivity; specific conductance
【医】 electroconductivity
confect; modulate
【计】 delta modulation; MOD; modulation
【医】 modulation
transistor
【计】 MOS transistor; npn
【化】 transistor
电导率调制晶体管(Conductivity-Modulated Transistor)是一种特殊的功率半导体器件,其核心工作原理在于通过注入少数载流子来调制(显著增加)基区或漂移区的电导率,从而在高压大电流应用中实现比传统MOSFET更低的导通压降。以下是其关键解释:
术语定义与核心机制
在中文中,“电导率调制”指通过载流子注入改变半导体材料的导电能力(电导率σ = q * (μₙn + μₚp),其中q为电荷量,μ为迁移率,n和p分别为电子和空穴浓度)。 对应的英文术语为Conductivity-Modulated Transistor,其核心是电导率调制效应(Conductivity Modulation Effect):当器件导通时,大量少数载流子(如N型基区中的空穴)被注入,使该区域的总载流子浓度远高于平衡状态,电导率大幅提升,导通电阻显著降低。
典型器件代表与结构
最常见的电导率调制晶体管是绝缘栅双极晶体管(IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistor)。它结合了MOSFET的电压控制特性和双极结型晶体管(BJT)的低导通损耗特性:
关键优势与应用领域
电导率调制带来的核心优势是在高压(600V以上)应用中实现比功率MOSFET更低的导通损耗,同时保持开关速度相对较快(优于传统BJT)。这使得它广泛应用于:
与普通MOSFET的区别
普通功率MOSFET是单极器件(仅多子导电),其导通电阻随耐压升高而急剧增大(Ron ∝ VB2.5)。电导率调制晶体管(如IGBT)是双极器件(多子和少子共同参与导电),电导率调制效应使其高压下的导通电阻增长远低于MOSFET,特别适合600V至6.5kV的中高功率领域。
参考资料来源:
电导率调制晶体管是一种利用载流子注入效应改变半导体材料导电能力的器件,常见于高压、大电流应用场景(如IGBT)。以下是详细解释:
电导率(σ)与电阻率(ρ)的关系为: $$ σ = frac{1}{ρ} $$ 调制后载流子浓度增加,σ显著增大,ρ相应减小。
电导率调制晶体管通过动态调节半导体材料的导电特性,平衡了高压耐受与低损耗的矛盾,是现代电力电子器件的关键技术之一。
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