第1章电力电子器件第五讲
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1、v 1.1 、电力电子器件的基本模型、电力电子器件的基本模型 v 1.2 、电力二极管电力二极管 v 1.3 、晶闸管晶闸管v 1.4 、可关断晶闸管可关断晶闸管 v 1.5 、电力晶体管电力晶体管 v 1.6 、电力场效应晶体管、电力场效应晶体管 v 1.7 、绝缘栅双极型晶体管、绝缘栅双极型晶体管 v 1.8 、其它新型电力电子器件、其它新型电力电子器件v 1.9 、电力电子器件的驱动与保护、电力电子器件的驱动与保护第第1章、电力电子器件章、电力电子器件 1.8.1 静电感应晶体管静电感应晶体管 1.8.2 静电感应晶闸管静电感应晶闸管 1.8.3 MOS控制晶闸管控制晶闸管 1.8.4
2、集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管 1.8.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路1.8 、其它新型电力电子器件、其它新型电力电子器件1.8.3 MOS控制晶闸管（控制晶闸管（MCT） MCTMCT自自2020世纪世纪8080年代末问世，已生产出年代末问世，已生产出300A/2000V300A/2000V、1000A/1000V1000A/1000V的器件；的器件； 结构：结构：是晶闸管是晶闸管SCR和场效应管和场效应管MOSFET复合而成复合而成的新型器件，其的新型器件，其主导元件主导元件是是SCR，控制元件控制元件是是MOSFET； 与与IGBTIGBT一起竞争发展，但经过一起
3、竞争发展，但经过1010多年的努力，其关键多年的努力，其关键技术没有打的突破，电压和电流容量远未达到预期数技术没有打的突破，电压和电流容量远未达到预期数值，未投入实际应用。而其竞争对手值，未投入实际应用。而其竞争对手IGBTIGBT却进展飞速，却进展飞速，目前从事目前从事MCTMCT研究的人不多研究的人不多。 特点：特点：耐高电压、大电流、通态压降低、输入阻抗耐高电压、大电流、通态压降低、输入阻抗高、驱动功率小、开关速度高；高、驱动功率小、开关速度高； 1.8 、其它新型电力电子器件、其它新型电力电子器件 1.8.1 静电感应晶体管静电感应晶体管 1.8.2 静电感应晶闸管静电感应晶闸管 1.
4、8.3 MOS控制晶闸管控制晶闸管 1.8.4 集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管 1.8.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路 1.8.1 静电感应晶体管（静电感应晶体管（SIT） 它是一种节型场效应晶体管。单极型多子导电的器它是一种节型场效应晶体管。单极型多子导电的器件，具有输出功率大、输入阻抗高、开关特性好、热件，具有输出功率大、输入阻抗高、开关特性好、热稳定性好、抗辐射能力强等优点；稳定性好、抗辐射能力强等优点； 广泛用于高频感应加热设备广泛用于高频感应加热设备( (例如例如200kHz200kHz、200kW200kW的的高频感应加热电源高频感应加热电源) )。并适用于
5、高音质音频放大器、。并适用于高音质音频放大器、大功率中频广播发射机、电视发射机、差转机微波以大功率中频广播发射机、电视发射机、差转机微波以及空间技术等领域。及空间技术等领域。缺点：缺点：1.1.栅极不加信号时导通，加负偏压时关断，称栅极不加信号时导通，加负偏压时关断，称为正常导通型器件，使用不方便，未流行开。为正常导通型器件，使用不方便，未流行开。 2.2.通态电阻大，通态损耗也较大。通态电阻大，通态损耗也较大。 1.8.1 静电感应晶体管静电感应晶体管 1.8.2 静电感应晶闸管静电感应晶闸管 1.8.3 MOS控制晶闸管控制晶闸管 1.8.4 集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管 1.8.
6、5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路 1.8 、其它新型电力电子器件、其它新型电力电子器件1.8.2 静电感应晶闸管（静电感应晶闸管（SITH） SITHSITH是两种载流子导电的双极型器件，具有电导是两种载流子导电的双极型器件，具有电导调制效应，通态压降低，通流能力强调制效应，通态压降低，通流能力强；优点：优点：与与GTO相比，相比，SITH的的通态电阻小、通态压通态电阻小、通态压降低、开关速度快、损耗小、降低、开关速度快、损耗小、di/dtdi/dt及及du/dtdu/dt耐量耐量高等；高等； 应用：应用：应用在直流调速系统，高频加热电源和开应用在直流调速系统，高频加热电源和开
7、关电源等领域；关电源等领域； 缺点：正常导通型，也有正常关断型；电流关断缺点：正常导通型，也有正常关断型；电流关断增益小；增益小；制造工艺复杂，成本高；制造工艺复杂，成本高； dtdidtdu 1.8.1 静电感应晶体管静电感应晶体管 1.8.2 静电感应晶闸管静电感应晶闸管 1.8.3 MOS控制晶闸管控制晶闸管 1.8.4 集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管 1.8.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路1.8 其它新型电力电子器件其它新型电力电子器件1.8.4 MOS控制晶闸管（控制晶闸管（IGCT/GCT） IGCT ：（Integrated Gate-Commutated
8、 Thyristor） 也称也称GCT（Gate-Commutated Thyristor）集成门极换流晶闸管。集成门极换流晶闸管。 20 20世纪世纪9090年代后期出现。结合了年代后期出现。结合了IGBTIGBT与与GTOGTO的优点，的优点，容量与容量与GTOGTO相当，开关速度快相当，开关速度快1010倍，且可省去倍，且可省去GTOGTO庞大而庞大而复杂的缓冲电路，只不过所需的驱动功率仍很大；复杂的缓冲电路，只不过所需的驱动功率仍很大； IGCT IGCT可望成为高功率高电压低频电力电子装置的优可望成为高功率高电压低频电力电子装置的优选功率器件之一。选功率器件之一。 1.8.1 静电感
9、应晶体管静电感应晶体管 1.8.2 静电感应晶闸管静电感应晶闸管 1.8.3 MOS控制晶闸管控制晶闸管 1.8.4 集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管 1.8.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路1.8 、其它新型电力电子器件、其它新型电力电子器件1.8.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路 2020世纪世纪8080年代中后期开始，模块化趋势，将多个器件封年代中后期开始，模块化趋势，将多个器件封装在一个模块中，称为功率模块。装在一个模块中，称为功率模块。 可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性。可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性。 对工作频率高的电路，可大大减小线路
10、电感对工作频率高的电路，可大大减小线路电感( (引线短引线短) )，从而简化对保护和缓冲电路的要求。从而简化对保护和缓冲电路的要求。 将器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等将器件与逻辑、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，称为功率集成电路信息电子电路制作在同一芯片上，称为功率集成电路（Power Integrated CircuitPower Integrated CircuitPICPIC）。）。 三大障碍：电绝缘（高低压）、热绝缘（器件发热对三大障碍：电绝缘（高低压）、热绝缘（器件发热对控制电路有影响），防电磁干扰（开关速度快时）控制电路有影响），防电磁干
11、扰（开关速度快时） PIC （Power Integrated Circuit）：）：v 类似功率集成电路的还有许多名称，但实际类似功率集成电路的还有许多名称，但实际上各有侧重上各有侧重: 高压集成电路高压集成电路（High Voltage IC，简称，简称HVIC，一般指横向高压器件与逻辑或模拟控，一般指横向高压器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成）制电路的单片集成）; 智能功率集成电路智能功率集成电路（Smart Power IC，简称，简称SPIC，一般指纵向功率器件与逻辑或模拟控，一般指纵向功率器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成）制电路的单片集成）; 智能功率模块智能功率模块（Intel
