《电力电子技术》课件-2.7其他电力电子器件的使用

其他电力电子器件的使用—电力电子器件—集成门极换流晶闸管第一章MOS控制晶闸管MCT第二章目录页静态感应晶体管SIT第三章静态感应晶闸管SITH第三章功率集成电路PIC第三章其他电力电子器件的使用集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管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，在导通阶段发挥闸管的性能，关断阶段呈现体管的特性。IGCT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，而且成本低，成品率高，有很好的应用前景。其他电力电子器件的使用集成门极换流晶闸管IGCT在导通和阻断两种情况下的等效电路见图。当门极电压正偏时，管子导通，像晶闸管一样产生正反馈，电流很大，通态压降很低；反偏时，阻止阴极注入电流，全部阳极电流瞬间（1s）强制转化为门极电流，像一个没有了阴极正反馈作用的NPN晶体管，阳性电流从门极均匀流出，由通态变为断态。其他电力电子器件的使用集成门极换流晶闸管

IGCT的特点：

1)阻断电压高，导通电流大。2)在相同运行功率条件下，开关速度比GTO和IGBT更高，开关损耗约为GTO的一半。3)通态压降小，通态损耗小，有利于器件的保护。4)IGCT可承受很大的du/dt，不需要缓冲电路对其进行抑制，系统简单、可靠。5)器件之间的开关过程一致性好，容易实现IGCT的串并联，扩大其功率使用范围。其他电力电子器件的使用MOS控制晶闸管MCT

MCT(MOS-ControlledThyristor)是一种新型MOSFET与晶闸管组合而成的复合型器件。它采用集成电路工艺，在普通晶闸管结构中制作大量MOS器件，通过MOS器件的通断来控制晶闸管的导通与关断。MCT既具有晶闸管良好的关断和导通特性，又具备MOS场效应管输入阻抗高、驱动功率低和开关速度快的优点，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不足，产生相当理想特性的器件。其他电力电子器件的使用MOS控制晶闸管MCTMCT在晶闸管中采用集成电路工艺集成了一对MOSFET（ON-FET和OFF-FET），来控制晶闸管的导通与关断，两组MOSFET的栅极连在一起，构成MCT的单门极，MCT的等效电路和符号如图所示。其他电力电子器件的使用MOS控制晶闸管MCT工作原理1）当门极和阳极之间加入-5~-15V左右的脉冲电压时，ON-FET导通，MCT的漏极使NPN晶体管导通，NPN晶体管的集电极电流由电子产生；这些电子使PNP晶体管的集电极电流由空穴产生，这些空穴形成正反馈维持NPN晶体管导通；使α1+α2>1，MCT导通；2）当门阴极加入+10V左右正脉冲电压时，OFF-FET导通，降低了PNP晶体管的射基极之间的电位差值，PNP晶体管关断，破坏了晶体管的擎住条件，使MCT关断。其他电力电子器件的使用MOS控制晶闸管MCTMCT的特点(1)电压电流容量大，最大可关断电流已达到300A,最高阻断电压为3KV，可关断电流密度为325A/cm²。(2)di/dt和du/dt容量的值高达2000A/s和2000V/s，这使得保护电路可以简化。(3)通态压降小，其通态压降只有IGBT或GTR的1/3左右。(4)工作结温亦高达200℃以上。(5)开关速度快，开关损耗小。其他电力电子器件的使用静态感应晶体管SIT静电感应晶体管SIT适用于高频、大功率场合，主要有三种结构形式:埋栅结构、表面电极结构和介质覆盖栅结构，有3个电极分别为门极G、漏极D和源极S。是一种电压控制器件，SIT是电压控制器件，当门极电压为零时，SIT处于导通状态;当门极加负电压时，SIT关断。其他电力电子器件的使用静态感应晶体管SITSIT的特点：(1)线性好、噪声小，工作频率高，频带宽，电流容量大，增益高。(2)电压控制型器件，输入阻抗高、输出阻抗低，可直接构成OTL电路。(3)它是一种多子器件，在大电流下具有负温度系数，器件本身有温度平衡作用，没有二次击穿现象，抗烧毁能力强。(4)低温性能好，在-196℃下工作正常。抗辐照能力比双极晶体管高50倍以上。其他电力电子器件的使用静态感应晶闸管SITH静电感应晶闸管STTH(StaticInductionThyristor)是在SIT的漏极层上附加一层与漏极层导电类型不同的发射极层而得到的，利用电场效应来控制器件的导电能力的双极型场控晶体管，SITH具有电流容量大，工作效率高，导通电阻小，正向压降低，开关速度快，开关损耗小，控制效率高，du/dt和di/dt耐量大等优点。其他电力电子器件的使用静态感应晶闸管SITHSITH的3个电极分别为阳极A、阴极K和门极G。SITH可分为单栅和双极两种。单栅的可控制功率范围为10kW~1MW，工作频率可达100kHZ;双极的工作频率比单栅高一个数量级。SITH为场控器件，当UGE=0时，器件处于导通状态，门阴极加负电压可将其关断。其他电力电子器件的使用静态感应晶闸管SITH

SITH的特点：(1)具有高速开关特性，但工作频率较SIT要低。(2)电压控制型器件，容易驱动。(3)通态电阻小，通态压降低，通态电流大。(4)可以通过降低基片掺杂浓度来实现高击穿电压。其他电力电子器件的使用功率集成电路PIC功率集成电路PIC是至少包含一个半导体功率器件和一个独立功能电路的单片集成电路，成为除单极型、双极型和复合型器件以外的第四类功率器件。其他电力电子器件的使用功率集成电路PIC功率集成电路分为两类:一类是高压集成电路HVI