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。

硅电晶体的分类

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。

双极性电晶体（双极晶体管）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。

顺便一提，MOSFET是金属氧化物半导体场效应晶体管的简称，是电场效果电晶体（FET）的一种。而IGBT则是绝缘栅双极晶体管的简称。

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。

对各项目之评估由于以代表性特性为基础，因此有时不符合个案，请以整体性倾向，特徴来思考。以下为这些电晶体的构造和动作原理，代表性参数。

双极性电晶体（图为NPN之例）由PN接面所构成，藉由将电流流入基极（基极），使电流在集极（集电极） - 射极（发射极）间流动如表中所汇整的特徴所示，驱动方面，必须藉由与増幅率，集极电流之关系来调整基极电流等。与MOSFET的一大不同点，在于用来増幅或ON / OFF的偏压电流会流至电晶体（基极）。

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的动作虽然与MOSFET相同，藉由将电压施加于闸极形成通道（通道）使电流流动，不过MOSFET（N沟道例）让电流于相同Ñ型的源极和汲极间流动，而IGBT则让电流从P型的集极流向ñ型的射极，总之与双极性电晶体相同构造，因此兼具了MOSFET的闸极相关参数与双极性电晶体的集极 - 射极相关参数。

基本动作特性的比较

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。