Материал: Electron_SE

71

2. ÍÀϲÂÏÐβÄÍÈÊβ ÏÐÈËÀÄÈ ÒÀ ¯Õ ÑÒÈÑËÀ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÀ

òðàíçèñòîðîì. Ó 1958 ðîö³ Äæîí Ê³ëá³ ðîçì³ñòèâ äâà òðàíçèñòîðè íà

îäí³é êðåìí³ºâ³é ï³äêëàäö³ – ç’ÿâèëàñü ïåðøà íàï³âïðîâ³äíèêîâà ³íòåã-

ðàëüíà ì³êðîñõåìà. Â³äòîä³ âæå 50 ðîê³â ñïåö³àë³ñòè íàìàãàþòüñÿ ðîç-

ì³ñòèòè íà íàï³âïðîâ³äíèêîâèõ ï³äêëàäêàõ ÿêîìîãà á³ëüøå òðàíçèñòîð³â

(òåïåð äî ì³ëüÿðäà). Ïðè öüîìó çáåð³ãàºòüñÿ ä³ÿ çàêîíó, âèâåäåíîãî

åêñïåðèìåíòàëüíî ó 1965 ðîö³ çàñíîâíèêîì êîìïàí³¿ Intel Ãîðäîíîì

Ìóðîì: ê³ëüê³ñòü êîìïîíåíò³â ì³êðîñõåì ùîð³÷íî ïîäâîþºòüñÿ, à ïðî-

äóêòèâí³ñòü (øâèäêîä³ÿ) çðîñòຠâäâ³÷³ êîæí³ â³ñ³ìíàäöÿòü ì³ñÿö³â ïðè

çáåðåæåíí³ ïîïåðåäíüî¿ âàðòîñò³.

Ñüîãîäí³ çàêîí Ìóðà ùå º ÷èííèì, àëå ïðîäóêòèâí³ñòü ñèñòåì âñå

á³ëüøå  âèçíà÷àºòüñÿ  íå  ù³ëüí³ñòþ  êîìïîíóâàííÿ  òðàíçèñòîð³â,  à

ù³ëüí³ñòþ êîìïîíóâàííÿ ì³êðîïðîöåñîð³â. À äåê³ëüêà ðîê³â òîìó â³äî-

ìèé ô³çèê ³ êîñìîëîã Ñò³âåí Õîê³íã ïåðåäð³ê, ùî ³íäóñòð³þ áóäóòü ñòðè-

ìóâàòè äâà îñíîâîïîëîæí³ ÷èííèêè: øâèäê³ñòü ñâ³òëà ³ àòîìàðíà ïðèðî-

äà ðå÷îâèíè. Ó 2007 ð. Ãîðäîí Ìóð çàçíà÷èâ, ùî ³íòåãðàëüí³é íàï³âïðîâ-

³äíèêîâ³é ³íäóñò𳿠çàëèøèëîñü ùå 10-15 ðîê³â, îñê³ëüêè, íàïðèêëàä, øàð

³çîëÿö³éíîãî ìàòåð³àëó, ùî âèêîðèñòîâóºòüñÿ â ñó÷àñíèõ ïðîöåñîðàõ, ïðàê-

òè÷íî äîñÿã ñâîãî ì³í³ìóìó ³ ñêëàäຠëèøå äåê³ëüêà ìîëåêóë.

Îäíèì ç íàéâ³ðîã³äí³øèõ êàíäèäàò³â íà ðîëü ìàòåð³àëó äëÿ ì³êðîñ-

õåì ìàéáóòíüîãî º âóãëåöåâ³ íàíîñòðóêòóðè. Çàçíà÷èìî, ùî äî ñòðóê-

òóð, îòðèìàíèõ íà îñíîâ³ íàíîòåõíîëîã³é, íàëåæàòü óñ³ îᒺêòè ðîçì³-

ðîì äî 150 íàíîìåòð³â, âëàñòèâîñò³ ÿêèõ íå ìîæóòü áóòè ïîÿñíåí³ òðà-

äèö³éíèìè òåîð³ÿìè.

Òàê, ãðóïà  â÷åíèõ ç Íàö³îíàëüíî¿ ëàáîðàòî𳿠Ëîóðåíñà â Áåðêë³

(ÑØÀ) 2007 ðîêó îãîëîñèëà ïðî ñòâîðåííÿ ðàä³îïðèéìà÷à íàíîìåòðî-

âîãî ðîçì³ðó. Ïðèñòð³é ñêëàäàºòüñÿ ç ºäèíî¿ ìîëåêóëè âóãëåöåâî¿ íàíî-

ñòðóêòóðè äîâæèíîþ îäèí ì³êðîí ³ øèðèíîþ äåñÿòü íàíîìåòð³â, ùî

ïðàöþº çà òèì ñàìèì ïðèíöèïîì, ùî é åëåêòðîííîâàêóóìí³ ëàìïè. À

â÷åí³ ç³ Ñòåíôîðäó (Âåëèêîáðèòàí³ÿ) 2008 ðîêó ðîçðîáèëè ñïîñ³á âèãî-

òîâëåííÿ òðàíçèñòîð³â ç âóãëåöåâèõ íàíîñòðóêòóð: âïåðøå ñòâîðåíî

òàêèé ïîëüîâèé òðàíçèñòîð. Ââàæàºòüñÿ, ùî öå ùå îäèí êðîê íà øëÿõó

ñòâîðåííÿ âèñîêîïðîäóêòèâíèõ ²ÌÑ äëÿ êîìï’þòåð³â, ÿê³ áóäóòü ïðà-

öþâàòè øâèäøå çà ñó÷àñí³ êðåìí³ºâ³ ì³êðîñõåìè ³ âèä³ëÿòè çíà÷íî ìåí-

øå òåïëà. Ïîä³áí³ ïðèëàäè ñòâîðþâàëè ³ ðàí³øå, àëå äëÿ ¿õíüî¿ ðîáîòè

íåîáõ³äíî áóëî ï³äòðèìóâàòè òåìïåðàòóðó ð³äêîãî ãåë³þ – ÷îòèðè ãðàäó-

ñè çà Êåëüâ³íîì. Ìîæëèâ³ñòü ðîáîòè çà âèñîêèõ òåìïåðàòóð îòðèìàíî

72

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

çà ðàõóíîê âèêîðèñòàííÿ «íàíîñòð³÷êè» øèðèíîþ ìåíø í³æ 10 íàíî-

ìåòð³â (ó 50 òèñÿ÷ ðàç³â òîíøî¿ çà ëþäñüêó âîëîñèíó).

Îñê³ëüêè â îñíîâ³ âñ³õ ñó÷àñíèõ ³íôîðìàö³éíèõ òåõíîëîã³é ëåæèòü êîì-

ï’þòåðíà òåõí³êà, ³íôîðìàö³éíî-îá÷èñëþâàëüí³ ìåðåæ³, ñóïóòíèêîâ³ ë³í³¿

çâ’ÿçêó, INTERNET-òåõíîëî㳿 òîùî, à îáñÿãè ³íôîðìàö³¿, ùî ïîòðåáó-

þòü îïðàöþâàííÿ ó ðåàëüíîìó ÷àñ³, íåâïèííî çðîñòàþòü, ïîâ’ÿçàí³ ç öèì

òåõí³÷í³ ³ òåõíîëîã³÷í³ ïðîáëåìè ïîòðåáóþòü âèð³øåííÿ òèì ÷è ³íøèì

ñïîñîáîì. Çàâäÿêè íåâïèíí³é ðîáîò³ â÷åíèõ ³ ³íæåíåð³â ïðîâ³äíèõ ëàáî-

ðàòîð³é, ô³ðì ³ êîðïîðàö³é âñüîãî ñâ³òó åâîëþö³îíóþòü â³äïîâ³äí³ ïðèëà-

äè ³ ïðèñòðî¿. À ÷àñ â³ä ÷àñó â³äáóâàþòüñÿ ãëîáàëüí³ ðåâîëþö³éí³ çì³íè.

Ìè ïåðåáóâàºìî çàðàç íà òàêîìó åòàï³ ðîçâèòêó: ìåõàí³êà 

®

 åëåê-

òðîìåõàí³êà 

®

 åëåêòðîííîâàêóóìí³ ëàìïè 

®

 íàï³âïðîâ³äíèêîâ³ ïðè-

ëàäè òà ²ÌÑ 

®

 âóãëåöåâ³ íàíîñòðóêòóðè?

2.8. Ñó÷àñíèé ñòàí ³ òåíäåíö³¿ ðîçâèòêó êåðîâàíèõ

ñèëîâèõ íàï³âïðîâ³äíèêîâèõ ïðèëàä³â

Ó ïðîìèñëîâî ðîçâèíåíèõ êðà¿íàõ ïîíàä 70% âèðîáëåíî¿ åëåêòðî-

åíåð㳿 ïðîõîäèòü ÷åðåç íàï³âïðîâ³äíèêîâ³ ïåðåòâîðþâà÷³. Ñóìàðíà âñòà-

íîâëåíà ïîòóæí³ñòü òàêèõ ïåðåòâîðþâà÷³â ö³ëêîì ïîð³âíÿíà ç ñóìàð-

íîþ ïîòóæí³ñòþ, ùî ãåíåðóºòüñÿ. Òîìó òåõí³÷íèé ð³âåíü ïåðåòâîðþ-

âàëüíî¿ òåõí³êè â³ä÷óòíî âïëèâຠíà ñòàí âñ³º¿ åíåðãåòèêè. Â Óêðà¿í³, ÿê

³ â Ðîñ³¿, ÷åðåç íàï³âïðîâ³äíèêîâ³ ïåðåòâîðþâà÷³ ïðîõîäèòü ëèøå 30%

åëåêòðîåíåð㳿. Òèì ÷àñîì çá³ëüøåííÿ ö³º¿ ÷àñòêè äî ñâ³òîâîãî ð³âíÿ

çà äàíèìè Ðîñ³éñüêî¿ àêàäå쳿 íàóê äàñòü çìîãó çåêîíîìèòè äî 15%

âñ³º¿ åëåêòðîåíåð㳿, ùî âèðîáëÿºòüñÿ. Îòæå, ïðèñêîðåíèé ðîçâèòîê

ñèëîâî¿ ïåðåòâîðþâàëüíî¿ òåõí³êè º îäíèì ç íàéøâèäøèõ ³ íàéìåíø

âèòðàòíèõ øëÿõ³â â³ä÷óòíîãî çíèæåííÿ åíåðãîºìíîñò³ âíóòð³øíüîãî

âàëîâîãî ïðîäóêòó.

Îñê³ëüêè êåðîâàí³ ñèëîâ³ íàï³âïðîâ³äíèêîâ³ ïðèëàäè (ÑÍÏ) àáî ñè-

ëîâ³ íàï³âïðîâ³äíèêîâ³ êëþ÷³ (ÍÊ) ñòàíîâëÿòü îñíîâó ñèëîâî¿ ïåðåòâî-

ðþâàëüíî¿ òåõí³êè, òî âèâ÷åííÿ òåíäåíö³é ðîçâèòêó öèõ ïðèëàä³â, à òà-

êîæ çíàííÿ ñó÷àñíîãî ñòàíó çàáåçïå÷óº óñâ³äîìëåíå âèêîðèñòàííÿ äî-

ñÿãíåíü ö³º¿ òåõí³êè äëÿ ðîçâ’ÿçàííÿ âèðîáíè÷èõ çàäà÷.

Ïðîâåäåìî  îãëÿä  îñíîâíèõ  ³ñòîðè÷íèõ  åòàï³â  ðîçðîáêè  ñèëîâèõ

êëþ÷³â ³ ñòèñëî îö³íèìî îòðèìàí³ ïðè öüîìó ðåçóëüòàòè. Â ñïåö³àëüí³é

73

2. ÍÀϲÂÏÐβÄÍÈÊβ ÏÐÈËÀÄÈ ÒÀ ¯Õ ÑÒÈÑËÀ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÀ

ë³òåðàòóð³ ïðèéíÿòèé ïîä³ë íà åòàïè, íàâåäåí³ íèæ÷å â õðîíîëîã³÷íîìó

ïîðÿäêó.

Åòàï 1. Ê³íåöü 40-õ – ïî÷àòîê 60-õ ðð. XX ñò. Ðîçðîáêà îñíîâíèõ

òèï³â êåðîâàíèõ ÍÊ (á³ïîëÿðíèõ ³ óí³ïîëÿðíèõ òðàíçèñòîð³â) íà îñíîâ³

â³äîìèõ òåîð³é òâåðäîò³ëüíî¿ åëåêòðîí³êè. Ï³äâèùåííÿ ïîòóæíîñò³ ïðè-

ëàä³â äîñÿãàºòüñÿ çà ðàõóíîê çá³ëüøåííÿ ô³çè÷íèõ ðîçì³ð³â ñòðóêòóðè.

Äëÿ òèðèñòîðíèõ êëþ÷³â ïîä³áíèé ï³äõ³ä çàáåçïå÷óº çá³ëüøåííÿ êîìó-

òàö³éíèõ ñòðóì³â äî 100 À çà íàïðóãè äî 1000 Â. Äëÿ òðàíçèñòîð³â, ÿê ³

ðàí³øå, çàëèøàºòüñÿ àêòóàëüíîþ çàäà÷à ðîçðîáêè ïðèëàäó íà âåëèê³

ñòðóìè ç õîðîøèìè äèíàì³÷íèìè ïîêàçíèêàìè.

Åòàï 2. Ê³íåöü 50-õ – ïî÷àòîê 70-õ ðð. XX ñò. Ðîçðîáêà ïåðøèõ ÍÊ

íà îñíîâ³ âåðòèêàëüíèõ ³ áàãàòîêàíàëüíèõ ñòðóêòóð. Ïîÿâà ïëàíàðíî¿ ³

åï³òàêñ³àëüíî¿ òåõíîëîã³é, à òàêîæ âäîñêîíàëåííÿ òåõíîëî㳿 äèôó糿 â

íàï³âïðîâ³äíèêîâ³ ñòðóêòóðè. Îñâîºíî ñåð³éíå âèðîáíèöòâî ïîòóæíèõ

á³ïîëÿðíèõ ³ ïîëüîâèõ òðàíçèñòîðíèõ êëþ÷³â, çäàòíèõ ðîçñ³þâàòè ïî-

òóæí³ñòü ó äåê³ëüêà âàò ³ ïîòóæíèõ òèðèñòîðíèõ êëþ÷³â íà ñòðóì äî

630 À çà íàïðóãè äî 1500 Â. Ïðàêòè÷íå âèêîðèñòàííÿ ïîòóæíèõ òèðèñ-

òîð³â äàëî ìîæëèâ³ñòü âèÿâèòè ñèëüí³ ³ ñëàáê³ ñòîðîíè á³ïîëÿðíèõ ³ óí-

³ïîëÿðíèõ ïðèëàä³â ³ ñôîðìóëþâàòè çàâäàííÿ ñòâîðåííÿ á³ëüø ñó÷àñ-

íî¿ êîìá³íîâàíî¿ ñòðóêòóðè.

Åòàï 3. 70-³ ðð. XX ñò. Ðîçðîáêà ñêëàäåíèõ òðàíçèñòîðíèõ ³ òèðèñ-

òîðíèõ êëþ÷³â íà äèñêðåòíèõ åëåìåíòàõ, ùî ïîºäíóþòü ïåðåâàãè á³ïî-

ëÿðíèõ ³ ïîëüîâèõ ïðèëàä³â. Öåé ïåð³îä ìîæíà õàðàêòåðèçóâàòè ÿê åòàï

ñõåìîòåõí³êè íàïåðåäîäí³ íîâîãî òåõíîëîã³÷íîãî ñòðèáêà.

Åòàï 4. ʳíåöü 70-õ – ïî÷àòîê 80-õ ðð. XX ñò. Çàñòîñóâàííÿ âäîñêî-

íàëåíèõ ï³äõîä³â ³íòåãðàëüíî¿ åëåêòðîí³êè â òåõíîëî㳿 ñèëîâèõ ÏÊ.

Ðîçðîáêà ïîòóæíèõ ã³áðèäíèõ ìîäóë³â ³ ñòâîðåííÿ ïåðøèõ ïîêîë³íü ñêëà-

äåíèõ á³ïîëÿðíî-ïîëüîâèõ ìîíîë³òíèõ ñòðóêòóð. Çà öåé â³äð³çîê ÷àñó

âäàºòüñÿ ï³äâèùèòè ïîòóæí³ñòü, ùî ïåðåìèêàºòüñÿ ïðèëàäàìè, á³ëüø

í³æ ó 100 ðàç³â. Äëÿ òðàíçèñòîðíèõ êëþ÷³â ð³âåíü êîìóòîâàíèõ ñòðóì³â

³ íàïðóã ñêëàäຠñîòí³ àìïåð ³ òèñÿ÷³ âîëüò. Òèðñòîðí³ êëþ÷³ ñòàþòü

ïîâí³ñòþ êåðîâàíèìè ³ îõîïëþþòü ìåãàâàòíèé ä³àïàçîí ïîòóæíîñòåé.

Åòàï 5. 90-³ ðð. XX ñò. Óäîñêîíàëåííÿ òåõíîëî㳿 ÍÊ â çàäàíîìó ä³à-

ïàçîí³ ïîòóæíîñòåé ³ ãðàíè÷íèõ íàïðóã. Öåé ïåð³îä õàðàêòåðèçóºòüñÿ

ïîë³ïøåííÿì ÿê³ñíèõ ïîêàçíèê³â êëþ÷îâèõ ïðèëàä³â çà øâèäêî䳺þ ³

çàëèøêîâèìè íàïðóãàìè.

74

ÅËÅÊÒÐÎͲÊÀ ² Ì²ÊÐÎÑÕÅÌÎÒÅÕͲÊÀ

Åòàï  6. Ê³íåöü 90-õ ðð. XX ñò. – òåïåð³øí³é ÷àñ. Ðîçðîáêà íîâèõ

ïîêîë³íü ñèëîâèõ êëþ÷³â ³ç çàñòîñóâàííÿì ñóáì³êðîííèõ òåõíîëîã³é.

Âïðîâàäæåííÿ êåðóþ÷èõ ñòðóêòóð ç ³çîëüîâàíèì çàòâîðîì â ñòðóêòó-

ðè ïîòóæíèõ òèðèñòîðíèõ êëþ÷³â. Øèðîêå âæèâàííÿ «ðîçóìíèõ» àáî

«³íòåëåêòóàëüíèõ» ïðèëàä³â, çäàòíèõ âèð³øóâàòè ö³ëèé ñïåêòð çàäà÷ ÿê

ó ãàëóç³ êåðóâàííÿ ³ çàõèñòó, òàê ³ â ä³àãíîñòèö³. Ê³íåöü XX ñò. ³ ïî÷àòîê

XXI ñò., ÿê ³ ðàí³øå, äåìîíñòðóþòü òåíäåíö³þ äî ñòâîðåííÿ óí³âåð-

ñàëüíîãî ÍÊ, êåðîâàíîãî ³çîëüîâàíèì çàòâîðîì ç ïîòóæí³ñòþ ïåðåìè-

êàííÿ, ùî â³äïîâ³äຠ«òèðèñòîðíîìó ä³àïàçîíó» ³ çàëèøêîâîþ íàïðó-

ãîþ, áëèçüêîþ äî ïðÿìî¿ íàïðóãè çâè÷àéíîãî ä³îäà. Ïðîäîâæóºòüñÿ

ïîäàëüøå óäîñêîíàëåííÿ îäíîîïåðàö³éíèõ (á³ïîëÿðíèõ) òèðèñòîðíèõ

êëþ÷³â ó á³ê ï³äâèùåííÿ êîìóòîâàíèõ ñòðóì³â ³ íàïðóã ïîíàä 10 êÀ ³

10 ê â³äïîâ³äíî.

Òàêèì ÷èíîì, ìè áà÷èìî, ùî ï³âñòîë³òí³é øëÿõ åâîëþö³éíîãî ðîç-

âèòêó ÍÊ áóâ ñïðÿìîâàíèé äî ñòâîðåííÿ êëþ÷à ç «³äåàëüíèìè âëàñòè-

âîñòÿìè», ÿêèé ïîâèíåí ìàòè çàëèøêîâó íàïðóãó ³ ñòðóìè âèòîêó, ð³âí³

íóëþ, ìèòòºâî ïåðåìèêàòè íåñê³í÷åííî âåëèê³ ñòðóìè ³ áëîêóâàòè íå-

ñê³í÷åííî âåëèê³ íàïðóãè çà íóëüîâî¿ ïîòóæíîñò³ êåðóâàííÿ. Ìàáóòü,

öüîãî ìîæëèâî äîñÿãòè ò³ëüêè ó â³ðòóàëüíèõ çàäà÷àõ, íàïðèêëàä, ïðè

ìîäåëþâàíí³ åëåêòðîííèõ ñõåì íà ÅÎÌ. Ïðàêòè÷í³ æ êëþ÷³ ìîæóòü

ëèøå â òîìó ÷è ³íøîìó ñòóïåí³ íàáëèæàòèñÿ äî ³äåàëüíèõ.

ßê âèäíî ç íàâåäåíîãî ³ñòîðè÷íîãî îãëÿäó, ñàìå ó 80-õ ðîêàõ ïî÷àâ-

ñÿ íàéäèíàì³÷í³øèé åòàï ðîçâèòêó ñèëîâî¿ åëåêòðîí³êè, ïîâ’ÿçàíèé ³ç

çàïðîâàäæåííÿì ó òåõíîëîã³þ êåðîâàíèõ ÑÍÏ âäîñêîíàëåíèõ ìåòîä³â

³íòåãðàëüíî¿ åëåêòðîí³êè. Çàâäÿêè öüîìó áóëî ñòâîðåíî ïîâí³ñòþ êåðî-

âàí³ ÑÍÏ ç ïàðàìåòðàìè, ùî íàáëèæàþòüñÿ äî êëþ÷à ç «³äåàëüíèìè

âëàñòèâîñòÿìè». Ñåðåä íèõ íàéá³ëüøå ïðàêòè÷íå âæèâàííÿ çíàéøëè

ïîòóæí³ á³ïîëÿðí³ òðàíçèñòîðè ç ³çîëüîâàíèì çàòâîðîì (IGBT) òà äâî-

îïåðàö³éí³ òèðèñòîðè àáî òèðèñòîðè, ùî çàïèðàþòüñÿ, òèï³â GTO, GCT

³ IGCT òà ¿õí³ ³íòåãðàëüí³ çá³ðêè.

IGBT º êîìïðîì³ñíèì ð³øåííÿì, ùî äຠçìîãó îᒺäíàòè ïîçèòèâí³

âëàñòèâîñò³ ïîëüîâîãî êåðóâàííÿ òà á³ïîëÿðíî¿ ïðîâ³äíîñò³ ³ º, òàêèì

÷èíîì, òðàíçèñòîðîì ç êîìá³íîâàíîþ ñòðóêòóðîþ. Ñüîãîäí³ IGBT º

íàéäîñêîíàë³øèì êëþ÷îâèì ïðèëàäîì êîìá³íîâàíîãî òèïó ç òèõ, ùî

ñåð³éíî âèïóñêàþòüñÿ. Ä³àïàçîíè ñòðóì³â ³ íàïðóã IGBT øâèäêî ðîçøè-

ðþþòüñÿ ³ çàðàç âîíè ïðàêòè÷íî ïîâí³ñòþ âèò³ñíèëè ó ïåðåòâîðþâàëüí³é

75

2. ÍÀϲÂÏÐβÄÍÈÊβ ÏÐÈËÀÄÈ ÒÀ ¯Õ ÑÒÈÑËÀ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÀ

òåõí³ö³ ðåøòó òèï³â êëþ÷³â â ä³àïàçîí³ ïîòóæíîñòåé â³ä îäèíèöü äî òè-

ñÿ÷  êÂÀ.

Ïðîòå, ñë³ä çàçíà÷èòè ðÿä íåäîë³ê³â öèõ ïðèëàä³â, çóìîâëåíèõ ô³çè÷-

íèìè îñîáëèâîñòÿìè ðîáîòè: çíà÷íå äëÿ á³ïîëÿðíîãî êëþ÷à ïàä³ííÿ

íàïðóãè ó â³äêðèòîìó ñòàí³, ñõèëüí³ñòü äî ñàìî÷èííîãî âìèêàííÿ ó

òèðèñòîðíîìó ðåæèì³ (åôåêòó «çàêëàöóâàííÿ») ³, ÿê íàñë³äîê, çíèæåíà

ñò³éê³ñòü äî ñòðóì³â êîðîòêîãî çàìèêàííÿ, â³äíîñíî íåâèñîêà ó ïî-

ð³âíÿíí³ ç ÌÄÍ-àíàëîãàìè øâèäêîä³ÿ.

Ïåðøå ïîêîë³ííÿ IGBT (ïî÷àòîê 80-õ ðîê³â) çà ãóñòèíîþ ñòðóìó â

20 ðàç³â ïåðåâåðøóâàëî ÌÄÍ ³ â 5 ðàç³â á³ïîëÿðí³ òðàíçèñòîðè, õî÷à

ìàëî â³äíîñíî âèñîê³ ÷àñ âèìèêàííÿ (10–20 ìêñ) ³ íàïðóãó ó ââ³ìêíå-

íîìó ñòàí³ (4–5) Â. Óäîñêîíàëåííÿ òåõíîëî㳿 êåðóâàííÿ ÷àñîì æèòòÿ

íåîñíîâíèõ íîñ³¿â ï³äâèùèëî øâèäêîä³þ IGBT äî 200–300 íñ. Äî ê³íöÿ

80-õ ðîê³â áóëè ðîçðîáëåí³ ïðèëàäè äðóãîãî ïîêîë³ííÿ ÿê äèñêðåòíîãî,

òàê ³ ìîäóëüíîãî òèï³â íà ñòðóìè â³ä äåñÿòê³â äî ñîòåíü àìïåð ç íàïðó-

ãîþ áëîêóâàííÿ äî 1200 Â.

Ââåäåííÿ â ñòðóêòóðó  òðàíçèñòîðà äîäàòêîâîãî âèñîêîëåãîâàíîãî

n+-øàðó , ùî íàçèâàºòüñÿ áóôåðíèì, äàëî çìîãó ï³äâèùèòè ð³âåíü ïðî-

áèâíèõ íàïðóã ³ øâèäê³ñòü ïåðåìèêàííÿ. Ä³àïàçîí ðîáî÷èõ ñòðóì³â IGBT

ðîçøèðèâñÿ äî ñîòåíü àìïåð çàâäÿêè âèêîðèñòàííþ ìîäóëüíèõ êîí-

ñòðóêö³é ï³âìîñòîâèõ ³ ìîñòîâèõ êîíô³ãóðàö³é. Òàêèì ÷èíîì, äî ê³íöÿ

90-õ ðîê³â âæå çàñòîñîâóºòüñÿ òðåòº ïîêîë³ííÿ öèõ òðàíçèñòîð³â. Íàé-

åôåêòèâí³øèìè ìîæíà ââàæàòè ìîäóë³ ñå𳿠ÅÑONOPACK ó ô³ðìè

Siemens ³ U-SERIES ó ô³ðìè Mitsubishi Electric.

Íà ðèñ. 2.48 íàâåäåíî çàëåæí³ñòü íàïðóãè íàñè÷åííÿ â³ä ÷àñó ñïàäó

ñòðóìó êîëåêòîðà äëÿ IGBT-êëþ÷³â ïåðøèõ òðüîõ ïîêîë³íü, ùî íàî÷íî

³ëþñòðóº òåíäåíö³þ äî çíèæåííÿ çàëèøêîâî¿ íàïðóãè ³ ïîêàçóº ïîäàëü-

øó àêòóàëüí³ñòü ö³º¿ çàäà÷³.

Ó 90-³ ðîêè ï³ñëÿ ðîçðîáêè òàê çâàíèõ  HV-ñòðóêòóð IGBT (High

Voltage) íà êëàñ íàïðóã 1700 Â áóëî íàðåøò³ äîñÿãíóòî âèñîêîâîëüòíî-

ãî ä³àïàçîíó â³ä 1300 Â ³ á³ëüøå, ùî òðàäèö³éíî ââàæàâñÿ òèðèñòîð-

íèì. Â îñíîâó  òàêîãî âèñîêîâîëüòíîãî êëþ÷à ïîêëàäåíî ãîìîãåííó

ñòðóêòóðó IGBT, âèêîíàíó çà ïëàíàðíî-åï³òàêñ³àëüíîþ òåõíîëî㳺þ –

NPT-ñòðóêòóðó. Äëÿ çàõèñòó â³ä ïðîáîþ çàñòîñîâàíî ïîë³êðèñòàë³÷íå

êðåìí³ºâå îõîðîííå ê³ëüöå, ùî çìåíøóâàëî êðèâèçíó ïîâåðõíåâèõ ïîë³â.

Äëÿ çìåíøåííÿ çàëèøêîâèõ íàïðóã â ñòðóêòóð³ îïòèì³çóâàâñÿ òåðì³í