《電力電子技術》課件-2.7其他電力電子器件的使用

其他電力電子器件的使用—電力電子器件—集成門極換流晶閘管第一章MOS控制晶閘管MCT第二章目錄頁靜態(tài)感應晶體管SIT第三章靜態(tài)感應晶閘管SITH第三章功率集成電路PIC第三章其他電力電子器件的使用集成門極換流晶閘管集成門極換流晶閘管IGCT是將GTO芯片與反并聯(lián)二極管和門極驅動電路集成在一起，再與其門極驅動器在外圍以低電感方式連接，結合了體管的穩(wěn)定關斷能力和晶閘管低通態(tài)損耗的優(yōu)點，在導通階段發(fā)揮閘管的性能，關斷階段呈現(xiàn)體管的特性。IGCT具有電流大、阻斷電壓高、開關頻率高、可靠性高、結構緊湊、低導通損耗等特點，而且成本低，成品率高，有很好的應用前景。其他電力電子器件的使用集成門極換流晶閘管IGCT在導通和阻斷兩種情況下的等效電路見圖。當門極電壓正偏時，管子導通，像晶閘管一樣產生正反饋，電流很大，通態(tài)壓降很低；反偏時，阻止陰極注入電流，全部陽極電流瞬間（1s）強制轉化為門極電流，像一個沒有了陰極正反饋作用的NPN晶體管，陽性電流從門極均勻流出，由通態(tài)變?yōu)閿鄳B(tài)。其他電力電子器件的使用集成門極換流晶閘管

IGCT的特點：

1)阻斷電壓高，導通電流大。2)在相同運行功率條件下，開關速度比GTO和IGBT更高，開關損耗約為GTO的一半。3)通態(tài)壓降小，通態(tài)損耗小，有利于器件的保護。4)IGCT可承受很大的du/dt，不需要緩沖電路對其進行抑制，系統(tǒng)簡單、可靠。5)器件之間的開關過程一致性好，容易實現(xiàn)IGCT的串并聯(lián)，擴大其功率使用范圍。其他電力電子器件的使用MOS控制晶閘管MCT

MCT(MOS-ControlledThyristor)是一種新型MOSFET與晶閘管組合而成的復合型器件。它采用集成電路工藝，在普通晶閘管結構中制作大量MOS器件，通過MOS器件的通斷來控制晶閘管的導通與關斷。MCT既具有晶閘管良好的關斷和導通特性，又具備MOS場效應管輸入阻抗高、驅動功率低和開關速度快的優(yōu)點，克服了晶閘管速度慢、不能自關斷和高壓MOS場效應管導通壓降大的不足，產生相當理想特性的器件。其他電力電子器件的使用MOS控制晶閘管MCTMCT在晶閘管中采用集成電路工藝集成了一對MOSFET（ON-FET和OFF-FET），來控制晶閘管的導通與關斷，兩組MOSFET的柵極連在一起，構成MCT的單門極，MCT的等效電路和符號如圖所示。其他電力電子器件的使用MOS控制晶閘管MCT工作原理1）當門極和陽極之間加入-5~-15V左右的脈沖電壓時，ON-FET導通，MCT的漏極使NPN晶體管導通，NPN晶體管的集電極電流由電子產生；這些電子使PNP晶體管的集電極電流由空穴產生，這些空穴形成正反饋維持NPN晶體管導通；使α1+α2>1，MCT導通；2）當門陰極加入+10V左右正脈沖電壓時，OFF-FET導通，降低了PNP晶體管的射基極之間的電位差值，PNP晶體管關斷，破壞了晶體管的擎住條件，使MCT關斷。其他電力電子器件的使用MOS控制晶閘管MCTMCT的特點(1)電壓電流容量大，最大可關斷電流已達到300A,最高阻斷電壓為3KV，可關斷電流密度為325A/cm2。(2)di/dt和du/dt容量的值高達2000A/s和2000V/s，這使得保護電路可以簡化。(3)通態(tài)壓降小，其通態(tài)壓降只有IGBT或GTR的1/3左右。(4)工作結溫亦高達200℃以上。(5)開關速度快，開關損耗小。其他電力電子器件的使用靜態(tài)感應晶體管SIT靜電感應晶體管SIT適用于高頻、大功率場合，主要有三種結構形式:埋柵結構、表面電極結構和介質覆蓋柵結構，有3個電極分別為門極G、漏極D和源極S。是一種電壓控制器件，SIT是電壓控制器件，當門極電壓為零時，SIT處于導通狀態(tài);當門極加負電壓時，SIT關斷。其他電力電子器件的使用靜態(tài)感應晶體管SITSIT的特點：(1)線性好、噪聲小，工作頻率高，頻帶寬，電流容量大，增益高。(2)電壓控制型器件，輸入阻抗高、輸出阻抗低，可直接構成OTL電路。(3)它是一種多子器件，在大電流下具有負溫度系數(shù)，器件本身有溫度平衡作用，沒有二次擊穿現(xiàn)象，抗燒毀能力強。(4)低溫性能好，在-196℃下工作正常。抗輻照能力比雙極晶體管高50倍以上。其他電力電子器件的使用靜態(tài)感應晶閘管SITH靜電感應晶閘管STTH(StaticInductionThyristor)是在SIT的漏極層上附加一層與漏極層導電類型不同的發(fā)射極層而得到的，利用電場效應來控制器件的導電能力的雙極型場控晶體管，SITH具有電流容量大，工作效率高，導通電阻小，正向壓降低，開關速度快，開關損耗小，控制效率高，du/dt和di/dt耐量大等優(yōu)點。其他電力電子器件的使用靜態(tài)感應晶閘管SITHSITH的3個電極分別為陽極A、陰極K和門極G。SITH可分為單柵和雙極兩種。單柵的可控制功率范圍為10kW~1MW，工作頻率可達100kHZ;雙極的工作頻率比單柵高一個數(shù)量級。SITH為場控器件，當UGE=0時，器件處于導通狀態(tài)，門陰極加負電壓可將其關斷。其他電力電子器件的使用靜態(tài)感應晶閘管SITH

SITH的特點：(1)具有高速開關特性，但工作頻率較SIT要低。(2)電壓控制型器件，容易驅動。(3)通態(tài)電阻小，通態(tài)壓降低，通態(tài)電流大。(4)可以通過降低基片摻雜濃度來實現(xiàn)高擊穿電壓。其他電力電子器件的使用功率集成電路PIC功率集成電路PIC是至少包含一個半導體功率器件和一個獨立功能電路的單片集成電路，成為除單極型、雙極型和復合型器件以外的第四類功率器件。其他電力電子器件的使用功率集成電路PIC功率集成電路分為兩類:一類是高壓集成電路HVI