ЖУРНАЛ «СТА» №2/2004

тронных систем также и в будущем. И хотя это достаточно проработанный класс приборов силовой электроники, их развитие будет непрерывно продол- жаться. Б ЫСТРОВОССТАНАВЛИВАЮЩИЕСЯ ДИОДЫ В последние годы замедлился процесс улучшения характеристик бы- стровосстанавливающихся диодов (на базе кремния). Текущее состояние и возможности быстровосстанавливаю- щихся диодов (БВД) определяют «ка- навочные» (траншейные — trench) структуры, ячеистые pinдиоды Шотт- ки, технологии облучения для умень- шения времени жизни и регулирова- ния эффективности эмиттера. Пре- дельное блокирующее напряжение для БВД составляет 6,5 кВ, в ближайшее время ожидается появление БВД на 8 кВ. Быстровосстанавливающиеся диоды, произведенные из других мате- риалов, существуют уже несколько лет. Диоды из арсенида галлия (GaAs) заня- ли свою специфическую нишу на рын- ке и будут оставаться там. Силовые диоды из карбида кремния (SiC) толь- ко выходят на рынок, но могут стать доминирующими для высокочастот- ных (и высокотемпературных) приме- нений, если будут решены проблемы получения исходного материала. В на- стоящее время на рынке есть SiC дио- ды (Шоттки) на напряжения до 1200 В и токи до 20 А. В ближайшее время ожидается промышленное производст- во SiCБВД на 2500 В/100 А, а к концу десятилетия — 5 кВ/200 А [6]. К концу десятилетия возможно также появле- ние БВД на основе GaN и алмазных плёнок. Т ИРИСТОРЫ Подобно выпрямительным диодам тиристоры являются хорошо отрабо- танными приборами и будут продол- жать непрерывно совершенствоваться по пути развития новых технологий внутренних соединений: низкотемпе- ратурной пайки, электроактивной пассивации подобной DLC (DiamondlikeCarbon), что позволит поднять рабочую температуру T j и по- высить термоциклоустойчивость. Од- нако определяющее значение тири- сторов, доминировавших в 6080х го- дах прошлого столетия, будет посте- пенно уменьшаться. Оптотиристоры (LTT), запираемые тиристоры (GTO) и коммутируемые по затвору запирае- мые тиристоры (GCT, IGCT) являют- ся производными тиристорных техно- логий и находят применение в мега- ваттном диапазоне мощностей. В на- стоящее время для LTT достигнуты предельные параметры 8 кВ/4 кА, для GCT — 4,5 кВ. К 2006 году планирует- ся производство GCT на 8 кВ, к 2011 году — на 10 кВ. Будет развиваться и совершенствоваться технология IGCT — объединение на одной пла- стине GCT с обратным диодом в таб- леточных корпусах с плавающими прижимными контактами, конструк- тивно объединённых с платой управ- ления (драйвером). В будущем класс тиристоров все же будет частично за- менён и, возможно, полностью вытес- нен высоковольтными IGBT. Тиристо- ры в комбинации с MOSFETструкту- рами, такие как MCT, MTO и EST, всё же не нашли широкого применения. Их будущее зависит от развития тех- нологий, подобных технологии пря- мого сращивания пластин (wafer bonding). В настоящее время они на- шли частичное применение в схемах с мягкой коммутацией. П ОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ С ИЗОЛИРОВАННЫМ ЗАТВОРОМ (MOSFET) Полевые транзисторы играют важ- ную роль в диапазоне малых и средних мощностей. Сопротивление в откры- том состоянии низковольтных MOSFET (до 200 В) было уменьшено за последние годы более чем в 10 раз (каждые два года уменьшение на 50%). Это было достигнуто путём оптимиза- ОБ ЗО Р / АППА РАТ НЫ Е С Р Е Д С Т В А 21 СТА 2/2004 www.cta.ru Рис. 2. Динамика развития мирового рынка приборов силовой электроники 0 2 4 6 8 10 12 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 . . Рис. 3. Структура мирового рынка приборов силовой электроники: а) дискретные приборы (2003 г.); б) силовые модули (2003 г.) 31% 6% 0% 19% 35 % 6% 3% 0% 7,405 . . GTO, IGCT&GCT MOSFETs MOSFET c IGBT 18% 2% 3% 41% 7% 29% / MOSFET BPT IGBT (standard) CIB IGBT IPM 1284,9 . .