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常见问题

常用的功率半导体器件盘点汇总

更新时间  2023-01-11 03:53 阅读
本文摘要:电力电子器件(PowerElectronicDevice),又称作功率半导体器件,用作电能转换和电能控制电路中的大功率(一般来说指电流为数十至数千福,电压为数百叱以上)电子器件。可以分成半控型器件、全控型器件和不高效率型器件,其中晶闸管为半控型器件,忍受电压和电流容量在所有器件中最低;电力二极管为不高效率器件,结构和原理非常简单,工作可信;还可以分成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。

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电力电子器件(PowerElectronicDevice),又称作功率半导体器件,用作电能转换和电能控制电路中的大功率(一般来说指电流为数十至数千福,电压为数百叱以上)电子器件。可以分成半控型器件、全控型器件和不高效率型器件,其中晶闸管为半控型器件,忍受电压和电流容量在所有器件中最低;电力二极管为不高效率器件,结构和原理非常简单,工作可信;还可以分成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(MOSControlledThyristor):MOS掌控晶闸管MCT的等效电路图  MCT是一种新型MOS与双极复合型器件。如上图右图。

MCT是将MOSFET的高电阻、较低驱动图MCT的功率、慢电源速度的特性与晶闸管的高压、大电流特型融合在一起,构成大功率、高压、较慢全控型器件。实质上MCT是一个MOS门极掌控的晶闸管。

它可在门近于上加一窄脉冲使其导通或变频器,它由无数单胞并联而出。它与GTR,MOSFET,IGBT,GTO等器件比起,有如下优点:  (1)电压低、电流容量大,切断电压已约3000V,峰值电流约1000A,仅次于可变频器电流密度为6000kA/m2;  (2)通态压降小、损耗小,通态压降大约为11V;  (3)极高的dv/dt和di/dt耐量,dv/dt已约20kV/s,di/dt为2kA/s;  (4)电源速度快,开关损耗小,通车时间大约200ns,1000V器件可在2s内变频器;  2.IGCT(IntergratedGateCommutatedThyristors)  IGCT是在晶闸管技术的基础上融合IGBT和GTO等技术开发的新型器件,限于于高压大容量变频系统中,是一种用作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芯片与鼓吹并联二极管和门极驱动电路构建在一起,再行与其门近于驱动器在外围以较低电感方式相连,融合了晶体管的平稳变频器能力和晶闸管较低通态损耗的优点。

在导通阶段充分发挥晶闸管的性能,变频器阶段呈现出晶体管的特性。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;若偏移二极管分离出来,不与IGCT构建在一起,二电平逆变器功率可扩至4/5MW,三电平扩至9MW。  目前,IGCT早已商品化,ABB公司生产的IGCT产品的最低性能参数为4[1]5kV/4kA,最低研制水平为6kV/4kA。1998年,日本三菱公司也研发了直径为88mm的GCT的晶闸管IGCT损耗较低、电源较慢等优点确保了它能可信、高效率地用作300kW~10MW变流器,而不必须串联和并联。

  3.IEGT(InjectionEnhancedGateTransistor)电子流经强化栅晶体管  IEGT是耐压约4kV以上的IGBT系列电力电子器件,通过采行强化流经的结构构建了低通态电压,使大容量电力电子器件获得了飞跃性的发展。IEGT具备作为MOS系列电力电子器件的潜在发展前景,具备低损耗、高速动作、低耐压、有源栅驱动智能化等特点,以及使用沟槽结构和多芯片并联而自均东流的特性,使其在更进一步不断扩大电流容量方面极具潜力。另外,通过模块PCB方式还可获取众多衍生产品,在大、中容量变换器应用于中被寄予厚望。

日本东芝研发的IECT利用了电子流经强化效应,使之兼具IGBT和GTO两者的优点:较低饱和状态压降,安全性工作区(吸取电路容量仅有为GTO的十分之一左右),较低栅极驱动功率(比GTO较低两个数量级)和较高的工作频率。器件使用平板压接式电机引向结构,可靠性低,性能早已超过4.5kV/1500A的水平。  4.IPEM(IntergratedPowerElactronicsModules):构建电力电子模块  IPEM是将电力电子装置的诸多器件构建在一起的模块。

它首先是将半导体器件MOSFET,IGBT或MCT与二极管的芯片PCB在一起构成一个积木单元,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,在它的下面依序是铜基板、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、门近于驱动、电流和温度传感器以及维护电路构建在一个厚绝缘层上。IPEM构建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,提升了系统效率及可靠性  5.PEBB(PowerElectricBuildingBlock):  典型的PEBB  电力电子积木PEBB(PowerElectricBuildingBlock)是在IPEM的基础上发展一起的可处置电能构建的器件或模块。

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PEBB并不是一种特定的半导体器件,它是依照拟合的电路结构和系统结构设计的有所不同器件和技术的构建。典型的PEBB右图右图。虽然它看上去很像功率半导体模块,但PEBB除了还包括功率半导体器件外,还包括门近于驱动电路、电平切换、传感器、维护电路、电源和无源器件。PEBB有能量模块和通讯模块。

通过这两种模块,几个PEBB可以构成电力电子系统。这些系统可以像小型的DC-DC转换器一样非常简单,也可以像大型的分布式电力系统那样简单。一个系统中,PEBB的数量可以从一个到给定多个。

多个PEBB模块一起工作可以已完成电压切换、能量的储存和切换、阴抗给定等系统级功能,PEBB最重要的特点就是其通用性。


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