靜電感應(yīng)晶體管(SIT),靜電感應(yīng)晶體管(SIT)是什么意思

靜電感應(yīng)晶體管(SIT),靜電感應(yīng)晶體管(SIT)是什么意思

靜電感應(yīng)晶體管（SIT），是在普通結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來的單極型電壓控制器件，有源、柵、漏三個(gè)電極,它的源漏電流受柵極上的外加垂直電場(chǎng)控制。其結(jié)構(gòu)可分為平面柵型、埋柵型和準(zhǔn)平面型三大類。SIT與普通的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的最大區(qū)別就是在溝道中有多子勢(shì)壘存在，該勢(shì)壘阻礙著電子從源向漏的流動(dòng)，勢(shì)壘大小即受柵-源間電壓的控制，也受源-漏間電壓的控制。SIT器件的工作原理就是通過改變柵極和漏極電壓來改變溝道勢(shì)壘高度，從而控制來自源區(qū)的多數(shù)載流子的數(shù)量，通過靜電方式控制溝道內(nèi)部電位分布，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溝道電流的控制。SIT的輸出特性曲線呈現(xiàn)與真空三極管類似的非飽和特性，而不是像普通結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管那樣呈飽和五極管特性。

SIT的結(jié)構(gòu)是由日本的西澤潤(rùn)一和渡邊提出的，并于1970 年由西澤潤(rùn)一報(bào)道了第一只靜電感應(yīng)晶體管。SIT從基本結(jié)構(gòu)、工作原理到重要的工藝即在高阻外延層上做P+隱埋柵，都是二十世紀(jì)六七十年代末在西澤半導(dǎo)體研究所開發(fā)的。由于SIT器件顯示負(fù)溫度特性，不引起電流集中，易實(shí)現(xiàn)大面積化，采用完美晶體生長(zhǎng)技術(shù)把柵電阻做得非常??；高阻抗層的引入使電極間的電容大大減小，從而實(shí)現(xiàn)了高頻、千瓦量級(jí)的大功率SIT器件。典型的器件有日本樂器公司的200W 60MHz音響放大器用的SIT、東北金屬工業(yè)公司300W 、1KW、3KW的隱埋柵功率SIT，這些功率器件表現(xiàn)出典型的常開特性,可用于超聲振蕩器、工業(yè)用高頻感應(yīng)加熱等。1976 年西澤潤(rùn)一又研制出平面柵結(jié)構(gòu)的SIT。其后日本自動(dòng)紡織機(jī)械制作所利用此技術(shù)制造了1000V、200A的常開型功率SIT，用于升降機(jī)的DC/AC電機(jī)調(diào)速。通過減小柵與漏間、柵與線路間的電容，采用能減少柵電阻的嵌入柵結(jié)構(gòu)，1979 年三菱電機(jī)和東芝公司分別研制成了2GHz 10W；1GHz100W的微波大功率SIT，作為晶體管首次創(chuàng)造出微波頻段、輸出超過100W記錄，證實(shí)了SIT作為晶體管優(yōu)良的性能，并在開關(guān)電源、超聲波發(fā)生器、廣播功率放大器、空間技術(shù)等應(yīng)用方面得以大力開發(fā)。經(jīng)潛心研究和開發(fā)，1983 年美國GTE公司采用硅平面柵和隱埋柵型結(jié)構(gòu)，研制成功了200～900MHz頻帶，輸出功率100W及1.2GHz 、輸出功率25W的SIT，用于衛(wèi)星通信領(lǐng)域。1986 年50MHz、500W高頻功率SIT進(jìn)入市場(chǎng)。1987 年日本東芝將3KW常開型功率SIT用于100KHz、300KW的高頻感應(yīng)加熱設(shè)備，同時(shí)開展了200KHz、1MW設(shè)備的試制工作。日本的東北金屬工業(yè)株式會(huì)社將50～100W常開型SIT用于飛船。采用300W級(jí)的SIT研制出了KW超聲波發(fā)生器，其中包括振子轉(zhuǎn)換效率在75％以上；采用300W級(jí)SIT研制了100KHz、25V、60A開關(guān)電源，效率為70％。當(dāng)時(shí)SIT的水平是：截止頻率為30～50MHz，連續(xù)工作電流250A，最大阻斷電壓2000V。八十年代中后期，IGBT、VDMOS、MCT等新型器件的開發(fā)取代了SIT的研究，研究者們把精力放在更具有完美特性的器件上。主要制造廠商有日本的三菱電機(jī)、東芝公司、東北金屬工業(yè)株式會(huì)社，法國的CNET，美國的GTE公司。

SIT除具有優(yōu)良的高頻特性和高速開關(guān)特性，可實(shí)現(xiàn)極高速工作之外，還具有自身獨(dú)到的特點(diǎn)。在器件結(jié)構(gòu)上由于采用了縱向結(jié)構(gòu)使源層和漏層相分離，器件具有很高的耐壓；SIT為多子傳輸器件，具有負(fù)溫度系數(shù)，即電流隨溫度升高而下降，不易引起熱聚集，易實(shí)現(xiàn)多個(gè)SIT單胞并聯(lián)，獲得大電流輸出；由于自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，SIT不易產(chǎn)生電流集中，抗破壞能力強(qiáng)；此外SIT還具有良好的抗輻射能力。因此,SIT是一種發(fā)展極為迅速的高壓大功率器件，其應(yīng)用范圍涉及到電機(jī)調(diào)速、感應(yīng)加熱系統(tǒng)、開關(guān)電源、高音質(zhì)高頻放大器、大功率中頻廣播發(fā)射機(jī)、電子鎮(zhèn)流器、汽車電子器件和空間、軍事等領(lǐng)域，可以說SIT的應(yīng)用已深入到工業(yè)、航空、通信、日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。其效應(yīng)是大幅度節(jié)約能源，降低材料消耗、實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改善和傳統(tǒng)設(shè)備的更新?lián)Q代，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材、節(jié)約空間的重大經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)進(jìn)步。面臨國際能源危機(jī)、原材料緊張、要求設(shè)備高效率、低功耗的形勢(shì)，SIT器件對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展非常重要。據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，SIT器件可以承受相當(dāng)于在靜止軌道十年以上的1016rad的射線，因此，在軍事和空間應(yīng)用方面也有著很大的潛力。

下圖為SIT的結(jié)構(gòu)圖。

SIT具有輸出功率大、失真小、輸入阻抗高、開關(guān)特性好、熱穩(wěn)定性好和抗輻射能力強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，是一種發(fā)展極為迅速的高壓大功率器件，其應(yīng)用范圍涉及到電機(jī)調(diào)速、感應(yīng)加熱系統(tǒng)、開關(guān)電源、高音質(zhì)高頻放大器、大功率中頻廣播發(fā)射機(jī)、電子鎮(zhèn)流器、汽車電子器件和空間、軍事等領(lǐng)域，可以說SIT的應(yīng)用已深入到工業(yè)、航空、通信、日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。其效應(yīng)是大幅度節(jié)約能源，降低材料消耗、實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改善和傳統(tǒng)設(shè)備的更新?lián)Q代，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)材、節(jié)約空間的重大經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)進(jìn)步。面臨國際能源危機(jī)、原材料緊張、要求設(shè)備高效率、低功耗的形勢(shì)，SIT器件對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展非常重要。據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，SIT器件可以承受相當(dāng)于在靜止軌道十年以上的1016rad的射線，因此，在軍事和空間應(yīng)用方面也有著很大的潛力。

雙極靜電感應(yīng)晶體管（BSIT），由于其hFS具有負(fù)溫度特性，特別適合在高溫環(huán)境工作的電子整流器中作為功率開關(guān)管。在線路中適當(dāng)調(diào)整部分元器件的參數(shù)值，就可以替代雙極型晶體管用于相應(yīng)功率的電子整流器中。

下圖為一款4U/40W節(jié)能燈的實(shí)用電路圖.輸出功率36W。Q1、Q2由3DD13005改用EN4020時(shí)，R3、R4由10Ω改為4.7Ω，R5、R6由1Ω改為0.5Ω，輸出功率35W。

下圖為一款3U/18W節(jié)能燈的電路圖.輸出功率17.5W。Q1、Q2由3DD13003改用EN1020時(shí)，R3、R4由20Ω改為10Ω，R5、R6由1Ω改為0Ω，C5、C6改用一只472/630V，L1a改為9T，輸出功率17W。