0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

比IGBT更好用的功率半导体器件都有哪些?

454398 来源:alpha007 作者:alpha007 2022-12-08 14:48 次阅读

电力电子器件(Power Electronic Device),又称为功率半导体器件,用于电能变换和电能控制电路中的大功率(通常指电流为数十至数千安,电压为数百伏以上)电子器件。可以分为半控型器件、全控型器件和不可控型器件,其中晶闸管为半控型器件,承受电压和电流容量在所有器件中最高;电力二极管为不可控器件,结构和原理简单,工作可靠;还可以分为电压驱动型器件和电流驱动型器件,其中GTO、GTR为电流驱动型器件,IGBT、电力MOSFET为电压驱动型器件。

1. MCT (MOS Control led Thyristor):MOS控制晶闸管

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。它与GTR,MOSFET, IGBT,GTO 等器件相比,有如下优点:

电压高、电流容量大,阻断电压已达3 000V,峰值电流达1 000 A,最大可关断电流密度为6 000kA/ m2;

通态压降小、损耗小,通态压降约为11V;

极高的dv/dt和di/dt耐量,dv/dt已达 20 kV/s ,di/dt为2 kA/s;

开关速度快, 开关损耗小,开通时间约200ns,1 000 V 器件可在2 s 内关断;

2. IGCT( 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,适用于高压大容量变频系统中,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。

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。IGCT 芯片在不串不并的情况下,二电平逆变器功率0.5~ 3 MW,三电平逆变器 1~ 6 MW;若反向二极管分离,不与IGCT 集成在一起,二电平逆变器功率可扩至4 /5 MW,三电平扩至 9 MW。

目前,IGCT 已经商品化, ABB 公司制造的 IGCT 产品的最高性能参数为4[1] 5 kV / 4 kA ,最高研制水平为6 kV/ 4 kA。1998 年,日本三菱公司也开发了直径为88 mm 的GCT 的晶闸管IGCT 损耗低、 开关快速等优点保证了它能可靠、高效率地用于300 kW~ 10 MW 变流器,而不需要串联和并联。

3. IEGT( Injection Enhanced Gate Transistor) 电子注入增强栅晶体管

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,适用于高压大容量变频系统中,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。

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。IGCT 芯片在不串不并的情况下,二电平逆变器功率0.5~ 3 MW,三电平逆变器 1~ 6 MW;若反向二极管分离,不与IGCT 集成在一起,二电平逆变器功率可扩至4 /5 MW,三电平扩至 9 MW。

目前,IGCT 已经商品化, ABB 公司制造的 IGCT 产品的最高性能参数为4[1] 5 kV / 4 kA ,最高研制水平为6 kV/ 4 kA。1998 年,日本三菱公司也开发了直径为88 mm 的GCT 的晶闸管IGCT 损耗低、 开关快速等优点保证了它能可靠、高效率地用于300 kW~ 10 MW 变流器,而不需要串联和并联。

4. IPEM( Intergrated Power Elactronics Mod ules) :集成电力电子模块

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

5. PEBB(Power Electric Building Block)

电力电子积木PEBB ( Pow er Elect ric Building Block ) 是在IPEM 的基础上发展起来的可处理电能集成的器件或模块。PEBB 并不是一种特定的半导体器件,它是依照最优的电路结构和系统结构设计的不同器件和技术的集成。虽然它看起来很像功率半导体模块,但PEBB 除了包括功率半导体器件外,还包括门极驱动电路、电平转换、传感器、保护电路、电源和无源器件。PEBB 有能量接口和通讯接口。 通过这两种接口,几个PEBB 可以组成电力电子系统。这些系统可以像小型的DC- DC 转换器一样简单,也可以像大型的分布式电力系统那样复杂。一个系统中, PEBB的数量可以从一个到任意多个。多个 PEBB 模块一起工作可以完成电压转换、能量的储存和转换、阴抗匹配等系统级功能,PEBB 最重要的特点就是其通用性。

审核编辑黄昊宇

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • IGBT
    +关注

    关注

    1261

    文章

    3740

    浏览量

    247893
  • 功率半导体
    +关注

    关注

    22

    文章

    1115

    浏览量

    42820
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    功率器件热设计基础(三)——功率半导体壳温和散热器温度定义和测试方法

    功率半导体热设计是实现IGBT、碳化硅SiC高功率密度的基础,只有掌握功率半导体的热设计基础知识
    的头像 发表于 11-05 08:02 331次阅读
    <b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>器件</b>热设计基础(三)——<b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>半导体</b>壳温和散热器温度定义和测试方法

    功率器件热设计基础(一)——功率半导体的热阻

    功率半导体热设计是实现IGBT、碳化硅SiC高功率密度的基础,只有掌握功率半导体的热设计基础知识
    的头像 发表于 10-22 08:01 690次阅读
    <b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>器件</b>热设计基础(一)——<b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>半导体</b>的热阻

    功率半导体器件测试解决方案

    功率半导体器件是各类电子产品线路中不可或缺的重要组件。近年来,我国功率半导体器件制造企业通过持续
    的头像 发表于 09-12 09:46 243次阅读
    <b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>半导体</b><b class='flag-5'>器件</b>测试解决方案

    一文看懂功率半导体-IGBT

    共读好书 文章大纲 IGBT是电子电力行业的“CPU”        · IGBT功率器件中的“结晶”        · IGBT技术不断
    的头像 发表于 07-21 17:43 874次阅读
    一文看懂<b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>半导体</b>-<b class='flag-5'>IGBT</b>

    IGBT功率器件功耗

    IGBT功率电子器件在工作中,由于自身的功率损耗,将引起IGBT温度升高。引起功率
    的头像 发表于 07-19 11:21 650次阅读
    <b class='flag-5'>IGBT</b><b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>器件</b>功耗

    半导体IGBT采用银烧结工艺(LTJT)的优势探讨

    随着现代电力电子技术的飞速发展,功率半导体器件在电力转换与能源管理领域的应用越来越广泛。其中,绝缘栅双极晶体管(IGBT)以其显著优点在功率
    的头像 发表于 07-19 10:23 545次阅读
    <b class='flag-5'>半导体</b><b class='flag-5'>IGBT</b>采用银烧结工艺(LTJT)的优势探讨

    igbt属于什么器件 igbt模块的作用和功能

     IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是一种半导体功率器件。它结合了MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)和双极型晶体管的特性。
    的头像 发表于 02-06 10:47 6152次阅读

    功率半导体冷知识:IGBT短路结温和次数

    功率半导体冷知识:IGBT短路结温和次数
    的头像 发表于 12-15 09:54 789次阅读
    <b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>半导体</b>冷知识:<b class='flag-5'>IGBT</b>短路结温和次数

    常见的几种功率半导体器件

    半导体是我们生活中使用的电器里比较常用的一种器件,那么你对半导体有多少了解呢?今天我们就从最基础的半导体功率
    的头像 发表于 12-14 09:25 1119次阅读

    功率半导体冷知识:功率器件功率密度

    功率半导体冷知识:功率器件功率密度
    的头像 发表于 12-05 17:06 698次阅读
    <b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>半导体</b>冷知识:<b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>器件</b>的<b class='flag-5'>功率</b>密度

    功率半导体冷知识之二:IGBT短路时的损耗

    功率半导体冷知识之二:IGBT短路时的损耗
    的头像 发表于 12-05 16:31 590次阅读
    <b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>半导体</b>冷知识之二:<b class='flag-5'>IGBT</b>短路时的损耗

    功率半导体器件学习笔记(1)

    功率半导体器件,以前也被称为电力电子器件,简单来说,就是进行功率处理的,具有处理高电压,大电流能力的半导
    的头像 发表于 12-03 16:33 3654次阅读
    <b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>半导体</b><b class='flag-5'>器件</b>学习笔记(1)

    功率半导体都有哪些类型?

    功率半导体有多种类型,我们可以使用它们的应用甚至更多。基本上,所有功率半导体器件都可以分为三类:二极管、晶闸管和晶体管。
    的头像 发表于 11-27 13:24 620次阅读

    什么是半导体功率半导体器件的分类 功率MOS器件结构及工作原理

    电子电力器件又称为功率半导体器件,在世界上已经得到了极为广泛的运用,主要是作为开关和放大器来使用。它出现在社会生活中的各个方面,如医疗、教育、能源、环境和航空航天,甚至涉及到了现代化国
    的头像 发表于 11-10 10:15 7589次阅读
    什么是<b class='flag-5'>半导体</b>?<b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>半导体</b><b class='flag-5'>器件</b>的分类 <b class='flag-5'>功率</b>MOS<b class='flag-5'>器件</b>结构及工作原理

    芯片小白必读中国“功率器件半导体

    一、功率器件半导体产业中的位置功率半导体器件,简称功率
    的头像 发表于 11-08 17:10 1726次阅读
    芯片小白必读中国“<b class='flag-5'>功率</b><b class='flag-5'>器件</b><b class='flag-5'>半导体</b>”