pooljuhtlülitid

Pooljuhtlülitid on elektroonilised seadmed, mis kasutavad pooljuhte elektrivoolu sisse või välja lülitada. Nad teevad seda kiiresti ja ilma mehaanilise kontaktita ning on seetõttu tavaliselt usaldusväärsed, kompaktse suuruse ja kõrge tõhususega.

Peamised pooljuhtlülitite tüübid on MOSFET-id, IGBT-d ja SCR-id. MOSFET-id ja IGBT-d on juhtimisega lülitid, mida kontrollitakse gate-pingega ning mis sobivad kiiretele ja efektiivsetele lülitamistele. SCR-id ehk thyristorid on võimsad lülitid, mis vajavad ainult impulsilist käivitust ja võivad jääda sisse kuni voolu või pinge langeb alla teatud taseme. Dioodid (diodes) toimivad ühesuunalise voolu lülititena ning neid kasutatakse sageli koos teiste lülititega kõrgepinge rakendustes.

Operatsioon nõuab sobivat juhtimiskäiku. MOSFET- ja IGBT-lülitite puhul juhitakse gate-pinget elektrilise impulsi abil, mis ühendab või katkestab vooluringi. SCR-id vajavad lühikest impulsi ning võivad püsivalt sisse lülituda kuni vool või pinge langeb. Lülituste kiirus ja kadud võivad tekitada soojuse, mistõttu kasutatakse jahutust ja spetsiaalseid kaitse- ja filter-süsteeme.

Rakendused hõlmavad peamiselt võimsusregulatsiooni ja energia muundamist: toiteallikad, DC-DC konverteerijad, inverterid, mootori juhtimine, taastuvenergia süsteemid ning elektriautode jõudluse tagamine. Pooljuhtlülitid asendavad mehaanilisi lüliteid ning võimaldavad suuremat kiirust, väiksemaid mõõtmeid ja suuremat usaldusväärsust.

Tulevik suunab arendusi laia bandkaadlusega materjalide, nagu SiC ja GaN, kasutusele, et saavutada suuremad tööpinged ja sagedused ning parem tõhusus. Väljakutsed hõlmavad soojusjaotust, käivitus- ja juhtimiskäigu töökindlust ning isolatsiooni ning pakendamise arendamist.