所謂電晶體－分類與特徵

接下來要說明「Si電晶體」。Si電晶體，總而言之，與雙極性﹙bipolar﹚或MOSFET同樣依製造過程或構造來分類。此外，亦可依操作的電流或電壓、應用程式來分類。在這裡，由於主題為功率元件，因此從數量眾多的電晶體中列舉功率系。其中，也預定以近年許多大電力控制應用程式常用的MOSFET為主進入話題。

首先是基礎内容，不過我想事先確認電晶體的分類和特徴。

Si電晶體的分類

雖然是Si電晶體的分類，不過依分類的觀點我認為有幾種分類的方法。在這裡試著從構造和製程面大致分類如下。其中，作為主題的功率系會以粗字塗色顯示。

雙極性電晶體（bipolar transistor）和MOSFET有功率型和小訊號型，只不過IGBT（絶緣閘雙極電晶體）原本是為處理大電力而開發的電晶體，因此基本上只有功率型。

順便一提，MOSFET是Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor的簡稱，是電場效果電晶體 (FET) 的一種。而IGBT則是Insulated Gate Bipolar Transistor的簡稱。

Si電晶體的特徴

有關雙極性電晶體、MOSFET、IGBT，這裡試著針對主要討論項目彙整出電晶體的特徵。

對各項目之評估由於以代表性特性為基礎，因此有時不符合個案，請以整體性傾向、特徴來思考。以下為這些電晶體的構造和動作原理、代表性參數。

雙極性電晶體（圖為NPN之例）由PN接面所構成，藉由將電流流入基極﹙base﹚，使電流在集極﹙collector﹚-射極﹙emitter﹚間流動。如表中所彙整的特徴所示，驅動方面，必須藉由與増幅率、集極電流之關係來調整基極電流等。與MOSFET的一大不同點，在於用來増幅或ON/OFF的偏壓電流會流至電晶體（基極）。

此外，MOSFET有所謂ON阻抗參數，在處理大電力時尤其是重要的特性，不過雙極性電晶體則沒有所謂ON阻抗參數。世界最初的電晶體是雙極性電晶體，雖然表達順序似乎顛倒，不過近來特別在電源電路中MOSFET已成為主流，從MOSFET開始使用的人想必也很多，因此請恕我以MOSFET為主。話說回來，雙極性電晶體的ON阻抗相當於VCE(sat)，是集極-射極間的飽和電壓。由於使規定的集極電流流動時，也就是電晶體ON時之電壓會下降，故可以從此值求得ON時之阻抗。

MOSFET（圖為Nch例）可以藉由將電壓施加於閘極﹙gate﹚在源極﹙souce﹚和汲極﹙drain﹚間的傳送進行導通。此外，閘極因源極和汲極與氧化膜而呈絕緣狀態，故不會流動有導通等意義的電流，不過需要所謂Qg的電荷。

有關MOSFET，將重新細說分明。

IGBT為雙極性電晶體和MOSFET的複合式結構，是為了利用MOSFET和雙極性電晶體的長處所開發的電晶體，兼具與MOSFET同様以閘極電壓控制進行高速動作、雙極性電晶體的高耐壓但低ON阻抗等特徴。

IGBT的動作雖然與MOSFET相同，藉由將電壓施加於閘極形成通道﹙channel﹚使電流流動，不過MOSFET（Nch例）讓電流於相同N型的源極和汲極間流動，而IGBT則讓電流從P型的集極流向N型的射極，總之與雙極性電晶體相同構造，因此兼具了MOSFET的閘極相關參數與雙極性電晶體的集極-射極相關參數。

基本動作特性的比較

這3種電晶體的動作特性各有不同。以下是基本Ic/Id的Vce/Vds特性。功率元件基本上被用來作為開關﹙switch﹚， 因此必須盡量在Vce/Vds低的條件下使用。這是電路的利用條件，在討論哪個電晶體最適合時的代表特性之一。

產品介紹

• Si電晶體
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