три терминальных выключателя питания, которые используют сигналы малого привода для управления большими напряжениями и токами (т. е. силовые транзисторы), также являются критическими строительными блоками высокомощных схем преобразования. однако на момент написания этой статьи силовые высокомощные переключающие транзисторы еще не коммерчески доступны для полезного использования в цепях энергосистемы. а также обобщены в ссылках 134, 135, 172, 180 и 186-188, в последние годы были созданы прототипы различных улучшающих трехконечных силовых выключателей.

нынешнее отсутствие коммерческих транзисторов с переключением питания в значительной степени связано с несколькими технологическими трудностями, обсуждаемыми в других разделах этой главы. например, все мощные полупроводниковые транзисторы содержат высокопольные соединения, ответственные за блокировку тока в выключенном состоянии. поэтому на сильные мощные транзисторы также влияют ограничения на производительность, вызванные дефектами кристаллического кристалла на диодных выпрямителях (разделы 5.4.5 и 5.6.4.1). Кроме того, производительность и надежность затворов полевых эффектов mos-интерфейса инверсионного канала (например, mosfets, igbts и т. д.) были ограничены плохими подвижными каналами инверсии и сомнительной надежностью затвора-изолятора, обсуждаемой в разделе 5.5.5. чтобы избежать этих проблем, были созданы прототипы для использования в качестве транзисторов с переключением мощности, а также структуры устройства, которые не полагаются на высококачественные изоляторы затвора, такие как mesfet, jfet, bjt и истощающий канал. однако эти другие топологии устройств налагают нестандартные требования к конструкции схемы энергосистемы, которые делают их непривлекательными по сравнению с кремниевыми инверсионными канальными МОП-транзисторами и igbts. в частности, силовые МОП-транзисторы и igbts чрезвычайно популярны в силовых схемах, главным образом потому, что их затворы затвора хорошо изолированы от проводящего силового канала, требуют небольшой мощности сигнала возбуждения, а устройства «обычно отключены», поскольку ток отсутствует когда ворота непредвиденны при 0 v. тот факт, что другой топологии устройств не имеют одного или нескольких из этих высококонкурентных аспектов, способствовавших неспособности устройств на основе SIC выгодно заменить кремниевые MOSFET и igbts в приложениях с энергосистемой.

как обсуждалось в разделе 5.5.5, продолжили существенные улучшения в технологии 4h-sic mosfet, мы надеемся, вскоре вскоре приведут к коммерциализации 4-сильных МОП-транзисторов. в то же время выгодное переключение высокого напряжения путем сопряжения высоковольтного sic-jfet с мощными МОП-транзисторами с низким напряжением в единый модуль, похоже, приближается к практической коммерциализации. были разработаны прототипы многочисленных конструкций для фицевых каналов с боковым и вертикальным каналами, в том числе дефолтного канала (т. е. погребенного или легированного канала), мосфетов, jfets и mesfets. даже несмотря на то, что некоторые из них были разработаны как «нормально-выключенные» при нулевом смещении затвора, эксплуатационные характеристики этих устройств (на момент написания этой статьи) не дали достаточных преимуществ по сравнению с затратами, позволяющими осуществлять коммерциализацию.

в последнее время были достигнуты существенные улучшения в увеличении мощности прототипов 4h-sic power bjts, в значительной степени за счет изменения конструкции устройства для размещения нежелательной крупной рекомбинации неосновных носителей, происходящей в p-имплантированных зонах контакта с базой. igbts, тиристоры, пары дарлингтона и другие производные биполярного силового устройства из кремния также были прототипированы в sic. оптический транзисторный запуск, метод, весьма полезный в предыдущих мощных силиконовых устройствах, также продемонстрирован для биполярных устройств. однако, поскольку все биполярные силовые транзисторы работают с по меньшей мере одним pn-узлом, впрыскивающим неосновные носители при прямом смещении, биполярная деградация, вызванная дефектом кристалла, обсуждаемая для pn-переходных выпрямителей (раздел 5.6.4.1.2), также применима к характеристикам биполярных транзисторов. поэтому эффективное устранение дислокаций базальной плоскости из 4-х эпиляров должно быть выполнено до того, как любые силовые биполярные транзисторные устройства могут стать достаточно надежными для коммерциализации. sic mos oxy (раздел 5.5.5) также необходимо будет решить, чтобы реализовать полезные сильные высоковольтные igbts. однако относительно низкая удельная электропроводность подложки p-типа может приводить к развитию p-igbts вместо n-igbt-структур, которые в настоящее время доминируют в кремниевой технологии.

так как преодолеваются различные технологические проблемы с основными технологическими устройствами, более широкий массив силовых транзисторов, которые все чаще расширяют характеристики напряжения, тока и скорости переключения, позволят использовать новые новые схемы энергосистемы.