电力电子技术基础3-器件

FundamentalsofPowerElectronicsTechnology电力电子技术基础第二部分电力电子器件61.6绝缘栅双极型晶体管——IGBT的产生思路电力电子技术基础

GTR的特点——电流驱动，电流容量大；开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。

MOSFET的优点——电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单；容量小。

两类器件取长补短结合而成的复合器件—绝缘栅双极晶体管——IGBT的概况电力电子技术基础

绝缘栅双极晶体管（Insulated-gateBipolarTransistor——IGBT或IGT）

GTR和MOSFET复合，结合二者的优点，具有好的特性

1986年投入市场后，取代了GTR和一部分MOSFET的市场,中小功率电力电子设备的主导器件

继续提高电压和电流容量，以期再取代GTO的地位——IGBT的结构和工作原理电力电子技术基础IGBT是GTR与MOSFET组成的达林顿结构，一个由

MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。

驱动原理与电力MOSFET基本相同，场控器件，通断由栅射极电压uGE决定。导通：uGE使MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。关断：栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。IGBT的原理————IGBT的静态特性O有源区正向阻断区饱和区反向阻断区ICUGE(th)UGEOICURMUFMUCEUGE(th)UGE增加图1-29IGBT的转移特性和输出特性a)转移特性b)输出特性a)b)——IGBT的开关特性tf1——描述IGBT器件内部的MOSFET管的关断过程，即MOSFET管的电流下降时间。tf2——描述IGBT内部的GTR管的关断过程，即GTR管的电流下降时间。——IGBT的主要参数电力电子技术基础1)最大集射极间电压UCEM由内部PNP晶体管的击穿电压确定2)

最大集电极电流ICEM

集电极允许承受的最大电流3)最大集电极功耗PCM

正常工作温度下允许的最大功耗1.7其他新型电力电子器件1、传输时间短，工作频率高，频带宽，开关速度快。

2、电流容量大，易得到高的耐压，功率容量更大。

———静电感应晶体管SIT的优点电力电子技术基础DSGDSGDSGDSGN—SITP—SITSIT是电压控制器件，而且是门极为零时，它处于导通状态，因此SIT是常开型器件。在门源极加负电压，可关断它。

———静电感应晶体管SIT电力电子技术基础1、SIT的特点是频率覆盖范围宽、功率覆盖范围大，广泛应用于高保真度的音响设备、电源、电机控制、通信机、电视差转机以及雷达、导航和各种电子仪器中。2、我国SIT类器件已有一定基础，已研究开发二十余种SIT类器件，但功率较大的SIT仍在开发中。

3、产品的发展趋势是模块化、大功率化。———静电感应晶体管SIT的应用电力电子技术基础SITH是两种载流子导电的双极型器件。电流容量大，开关频率高，正向压降低，功率损耗小。其很多特性与GTO类似，但开关速度比GTO高得多，是大容量的快速器件。SITH（StaticInductionThyristor）——场控晶闸管（FieldControlledThyristor—FCT）———静电感应晶闸管SITH的优点———MOS控制晶闸管MCT电力电子技术基础

MCT是一种新型MOS/双极复合器件。它是在普通晶闸管中用集成电路工艺制作大量的MOS开关，通过MOS开关的通断来控制晶闸管的开启和关断。所以，MCT既有晶闸管良好的阻断和通态特性，又具有MOS场效应管输入阻抗高，驱动功率低和开关速度快的优点，同时克服了晶闸管速度慢，不能自关断和高压MOS场效应管导通压降大的缺点。

———MOS控制晶闸管MCT电力电子技术基础MCT结合了二者的优点：承受极高di/dt和du/dt，快速的开关过程，开关损耗小。高电压，大电流、高载流密度，低导通压降。———功率集成电路将器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上，称为功率集成电路（PowerIntegratedCircuit——PIC）。高压集成电路（Hig