電力電子技術(shù)基礎(chǔ)3-器件

FundamentalsofPowerElectronicsTechnology電力電子技術(shù)基礎(chǔ)第二部分電力電子器件61.6絕緣柵雙極型晶體管——IGBT的產(chǎn)生思路電力電子技術(shù)基礎(chǔ)

GTR的特點(diǎn)——電流驅(qū)動(dòng)，電流容量大；開(kāi)關(guān)速度較低，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。

MOSFET的優(yōu)點(diǎn)——電壓驅(qū)動(dòng)，開(kāi)關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小而且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單；容量小。

兩類器件取長(zhǎng)補(bǔ)短結(jié)合而成的復(fù)合器件—絕緣柵雙極晶體管——IGBT的概況電力電子技術(shù)基礎(chǔ)

絕緣柵雙極晶體管（Insulated-gateBipolarTransistor——IGBT或IGT）

GTR和MOSFET復(fù)合，結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)，具有好的特性

1986年投入市場(chǎng)后，取代了GTR和一部分MOSFET的市場(chǎng),中小功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件

繼續(xù)提高電壓和電流容量，以期再取代GTO的地位——IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理電力電子技術(shù)基礎(chǔ)IGBT是GTR與MOSFET組成的達(dá)林頓結(jié)構(gòu)，一個(gè)由

MOSFET驅(qū)動(dòng)的厚基區(qū)PNP晶體管。

驅(qū)動(dòng)原理與電力MOSFET基本相同，場(chǎng)控器件，通斷由柵射極電壓uGE決定。導(dǎo)通：uGE使MOSFET內(nèi)形成溝道，為晶體管提供基極電流，IGBT導(dǎo)通。關(guān)斷：柵射極間施加反壓或不加信號(hào)時(shí)，MOSFET內(nèi)的溝道消失，晶體管的基極電流被切斷，IGBT關(guān)斷。IGBT的原理————IGBT的靜態(tài)特性O(shè)有源區(qū)正向阻斷區(qū)飽和區(qū)反向阻斷區(qū)ICUGE(th)UGEOICURMUFMUCEUGE(th)UGE增加圖1-29IGBT的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性a)轉(zhuǎn)移特性b)輸出特性a)b)——IGBT的開(kāi)關(guān)特性tf1——描述IGBT器件內(nèi)部的MOSFET管的關(guān)斷過(guò)程，即MOSFET管的電流下降時(shí)間。tf2——描述IGBT內(nèi)部的GTR管的關(guān)斷過(guò)程，即GTR管的電流下降時(shí)間?！狪GBT的主要參數(shù)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)1)最大集射極間電壓UCEM由內(nèi)部PNP晶體管的擊穿電壓確定2)

最大集電極電流ICEM

集電極允許承受的最大電流3)最大集電極功耗PCM

正常工作溫度下允許的最大功耗1.7其他新型電力電子器件1、傳輸時(shí)間短，工作頻率高，頻帶寬，開(kāi)關(guān)速度快。

2、電流容量大，易得到高的耐壓，功率容量更大。

———靜電感應(yīng)晶體管SIT的優(yōu)點(diǎn)電力電子技術(shù)基礎(chǔ)DSGDSGDSGDSGN—SITP—SITSIT是電壓控制器件，而且是門極為零時(shí)，它處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此SIT是常開(kāi)型器件。在門源極加負(fù)電壓，可關(guān)斷它。

———靜電感應(yīng)晶體管SIT電力電子技術(shù)基礎(chǔ)1、SIT的特點(diǎn)是頻率覆蓋范圍寬、功率覆蓋范圍大，廣泛應(yīng)用于高保真度的音響設(shè)備、電源、電機(jī)控制、通信機(jī)、電視差轉(zhuǎn)機(jī)以及雷達(dá)、導(dǎo)航和各種電子儀器中。2、我國(guó)SIT類器件已有一定基礎(chǔ)，已研究開(kāi)發(fā)二十余種SIT類器件，但功率較大的SIT仍在開(kāi)發(fā)中。

3、產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)是模塊化、大功率化?！o電感應(yīng)晶體管SIT的應(yīng)用電力電子技術(shù)基礎(chǔ)SITH是兩種載流子導(dǎo)電的雙極型器件。電流容量大，開(kāi)關(guān)頻率高，正向壓降低，功率損耗小。其很多特性與GTO類似，但開(kāi)關(guān)速度比GTO高得多，是大容量的快速器件。SITH（StaticInductionThyristor）——場(chǎng)控晶閘管（FieldControlledThyristor—FCT）———靜電感應(yīng)晶閘管SITH的優(yōu)點(diǎn)———MOS控制晶閘管MCT電力電子技術(shù)基礎(chǔ)

MCT是一種新型MOS/雙極復(fù)合器件。它是在普通晶閘管中用集成電路工藝制作大量的MOS開(kāi)關(guān)，通過(guò)MOS開(kāi)關(guān)的通斷來(lái)控制晶閘管的開(kāi)啟和關(guān)斷。所以，MCT既有晶閘管良好的阻斷和通態(tài)特性，又具有MOS場(chǎng)效應(yīng)管輸入阻抗高，驅(qū)動(dòng)功率低和開(kāi)關(guān)速度快的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了晶閘管速度慢，不能自關(guān)斷和高壓MOS場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通壓降大的缺點(diǎn)。

———MOS控制晶閘管MCT電力電子技術(shù)基礎(chǔ)MCT結(jié)合了二者的優(yōu)點(diǎn)：承受極高di/dt和du/dt，快速的開(kāi)關(guān)過(guò)程，開(kāi)關(guān)損耗小。高電壓，大電流、高載流密度，低導(dǎo)通壓降?！β始呻娐穼⑵骷c邏輯、控制、保護(hù)、傳感、檢測(cè)、自診斷等信息電子電路制作在同一芯片上，稱為功率集成電路（PowerIntegratedCircuit——PIC）。高壓集成電路（Hig