常用的功率半导体器件有哪些?具有哪些特点?
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本文中,小编将对功率半导体予以介绍,如果你想对它的详细情况有所认识,或者想要增进对它的了解程度,不妨请看以下内容哦。
我们知道功率器件是电子装置中电能转换与电路控制的核心,它利用半导体单向导电的特性,改变电子装置中电压、频率、相位和直流交流转换等功能。根据可控性和其他使用因素,功率器件分成了很多种类别,其中常见的分类有:
1、MOS控制晶闸管MCT(MOS Controlled Thyristor)
MCT是一种新型MOS与双极复合型器件。MCT是将MOSFET的高阻抗、低驱动图MCT的功率、快开关速度的特性与晶闸管的高压、大电流特型结合在一起,形成大功率、高压、快速全控型器件。实质上MCT是一个MOS门极控制的晶闸管。它可在门极上加一窄脉冲使其导通或关断,它由无数单胞并联而成。
它的特点是:其驱动电路比GTO的驱动电路简单;通态压降与SCR相当,比IGBT和GTR都低。MCT具有高电压、大电流高输入阻抗低驱动功率、低通态压降、开关速度快以及开关损耗小等特点。另外,MCT承受di/dt和du/dt的能力极高,可使其保护电路得以简化。
2、IGCT集成门极换流晶闸管(Intergrated Gate Commutated Thyristors)
IGCT是在晶闸管技术的基础上结合IGBT和GTO等技术开发的新型器件,具有电流大、阻断电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、低导通损耗等特点。是一种用于巨型电力电子成套装置中的新型电力半导体器件,适用于高压大容量变频系统,而且造成本低,成品率高,有很好的应用前景。
IGCT是将GTO芯片与反并联二极管和门极驱动电路集成在一起,再与其门极驱动器在外围以低电感方式连接,结合了晶体管的稳定关断能力和晶闸管低通态损耗的优点。在导通阶段发挥晶闸管的性能,关断阶段呈现晶体管的特性。
3、集成电力电子模块IPEM(Intergrated Power Elactronics Modules)
IPEM是将电力电子装置的诸多器件集成在一起的模块。它首先是将半导体器件MOSFET,IGBT或MCT与二极管的芯片封装在一起组成一个积木单元,然后将这些积木单元迭装到开孔的高电导率的绝缘陶瓷衬底上,在它的下面依次是铜基板、氧化铍瓷片和散热片。在积木单元的上部,则通过表面贴装将控制电路、门极驱动、电流和温度传感器以及保护电路集成在一个薄绝缘层上。IPEM实现了电力电子技术的智能化和模块化,大大降低了电路接线电感、系统噪声和寄生振荡,提高了系统效率及可靠性。
4、超大功率晶闸管
晶闸管(SCR)自问世以来,其功率容量提高了近3000倍。近十几年来,由于自关断器件的飞速发展,晶闸管的应用领域有所缩小,但是,由于它的高电压、大电流特性,它在HVDC、静止无功补偿(SVC)、大功率直流电源及超大功率和高压变频调速应用方面仍占有十分重要的地位。
该器件独特的结构和工艺特点是:门-阴极周界很长并形成高度交织的结构,门极面积占芯片总面积的90%,而阴极面积仅占10%;基区空穴-电子寿命很长,门-阴极之间的水平距离小于一个扩散长度。上述两个结构特点确保了该器件在开通瞬间,阴极面积能得到100%的应用。此外,该器件的阴极电极采用较厚的金属层,可承受瞬时峰值电流。
超大功率晶闸管的特点包括:
1)晶闸管承受反向阳极电压时,不管门极承受何种电压,晶闸管都处于反向阻断状态。
2)晶闸管承受正向阳极电压时,仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态,这就是晶闸管的闸流特性,即可控特性。
3)晶闸管在导通情况下,只要有一定的正向阳极电压,不论门极电压如何,晶闸管保持导通,即晶闸管导通后,门极失去作用。门极只起触发作用。
4)晶闸管在导通情况下,当主回路电压(或电流)减小到接近于零时,晶闸管关断。
5)晶闸管导通的条件是阳极与阴极间应加正向电压,同时门极与阴极间也应加上适当的正向电压。要使已导通的晶闸管截止,必须切除阳极与阴极间的正向电压或将该电压反向。
以上就是小编这次想要和大家分享的有关功率半导体的内容,希望大家对本次分享的内容已经具有一定的了解。如果您想要看不同类别的文章,可以在网页顶部选择相应的频道哦。