Puolijohdekytkimet

Puolijohdekytkimet ovat elektroniikkakomponentteja, jotka hallitsevat sähkövirran kytkemistä ja katkaisemista puolijohdemateriaaleilla. Niillä korvataan mekaaniset releet monissa tehoelektroniikan sovelluksissa, koska ne mahdollistavat nopean kytkennän, pienet häviöt ja korkean luotettavuuden.

Kytkimet jaetaan diodikytkimiin ja ohjattuihin kytkimiin. Yleisimmät tehoelektroniikan kytkimet ovat MOSFETit ja IGBT:t sekä perinteiset thyristorit, kuten SCR:t ja TRIAC:t. Diodit toimivat yksisuuntaisina kytkinvaihtoehtoina. Ohjaus tapahtuu portin (gate) tai base-emitter -liitteen kautta, mikä mahdollistaa signaalin kautta tapahtuvan kytkemisen. MOSFETit soveltuvat usein nopeisiin kytkentöihin ja pienempiin tehoihin sekä jännitteisiin; IGBT:t ovat suosittuja suurten virtojen ja jännitteiden sovelluksissa. Thyristorit, kuten SCR:t, ovat tehokkaita suurteho-sovelluksissa, mutta niiden kytkentä on hitaampaa eikä niitä voi katkaista ilman erikoistoimia.

Materiaalipuolella silikoni on yleisin perusmateriaali, mutta kehittyneemmilla materiaaleilla kuten SiC (siikarbidi) ja GaN (galliumnitridi) saavutetaan korkeammat jännitteet, suurempi taajuus ja parempi lämpötilankesto. Puolijohdekytkimet ovat keskeisiä sähköisessä voimantuotannossa, inverttereissä, moottorikäytöissä ja uusissa uusiutuvan energian sovelluksissa.