在知道大功率器件之前,我们要先知道功率器件是什么意思,功率器件是电子元件和电子器件的总称,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的功能。
而大功率器件一般是指电压等级在1200V以上,电流在300A以上,输出功率比较大的电子元器件。典型的大功率器件包括大功率二极管、晶闸管SCR、双极型功率晶体管IGBT、功率晶体管GTR、IGCT、GTO、ETO、SIT等,900V以上的mosfet也可称为大功率器件,但是要看相应的电流等级。
其中,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0.5~3MW,三电平逆变器1~6MW;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4/5MW,三电平扩至9MW。
这些器件基本上是以硅材料为基础,经过不同的工艺生产条件生产出来,按照其功能也有所分类:
1. 按照导通、关断的受控情况可分为不可控、半控和全控型功率器件,全控型如IGBT、IGCT、ETO等,就是通过门极可以控制器件的开通与关断,半控型器件的代表就是晶闸管,只能控制开通,而不能控制关断;
2. 按照载流子导电情况可分为双极型、单极型和复合型功率器件;
3. 按照控制信号情况,可以分为电流驱动型和电压驱动型功率器件。
根据它们的这些结构和特点应用领域也不完全相同,主要由电子元件业、半导体分立器件和集成电路业等部分组成。功率电子器件被广泛应用于电源,伺服驱动,变频器,电机保护器等功率电子设备主要得益于它们的自身优势:
1、器件能够快速恢复,以满足越来越高的速度需要。
2、通态压降降低。
3、电流控制能力增大。
4、额定电压耐压高。
5、温度与功耗。
随着技术的不断进步,功率半导体器件在不断演进。自上世纪80年代起,功率半导体器件MOSFET、IGBT和功率集成电路逐步成为了主流应用类型。随着科技的发展,今后对于半导体的产品应用还会产生哪些变化,或者是衍生出哪些新型的元器件都未可知,值得期待。
审核编辑:汤梓红
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