开关器件大总结

理想的电力电子器件的特征
• ⑧能够承受高的di/dt，趋向于无穷大，能 够承受电流的快速上升； • ⑨内部PN结到环境的热阻足够低，趋向于 零，便于热处理； • ⑩具有长时间保持故障电流的能力，具有 足够高的，趋向于足够大； • ⑾导通电流具有正的温度系数，便于电流 共享和器件并联 • ⑿电力器件的价格应该低廉；
电力电子器件的开关方式
• 不控：功率二极管（外加电压控制 ） • 相控：相位控制 如单向可控硅，双向可控硅，RCT,快速可控硅, 激光可控硅，光触发可控硅. (可控硅=晶闸管) • 斩控：斩波控制，PWM控制 如IGBT，GTR、GTO、ETO、N-MOSFET 、 P-MOSFET,SIT,SITH,IGCT, IEGT, MCT, MTO (MOS 关断晶闸管 ), FET-SCR. • 软开关/零开关：自然软开关/零开关 谐振软开关/零开关 零电压开关/零电流开关
MOSFET分类
• 普通MOSFET • 结型[SIT]和绝缘栅型[MOSFET] • V- MOSFET与T- MOSFET • P沟道[多子：空穴]和N沟道[多子：电子] • 耗尽型和增强型 • COOLMOS: 高压功率MOSFET，更大电流和更高电压； 更低的导通电阻，带来损耗下降，开关频率上升； • SIT 大功率高频器件；垂直结构，多个短通道，除了垂直 结构和 内置门极构造外等同于JFET。 • MOSFET为多数载流子器件，其沟道迁移率随着温度上升而 下降，即器件导通电阻具有正的温度系数，因此器件的漏极 电流在大电流下具有正的温度系数，因而不存在电流集中和 二次击穿现象，可以直接并联使用。
理想的电力电子器件的特征
• ④对于开通与关闭过程，低的门极驱动功率， 趋向于零；低的门极驱动电压，趋向于零；低 的门极驱动电流，趋向于零； • ⑤开通与关闭过程必须是受控的，一种门极信 号使之开通（正电压），另一种门极信号使之 关闭（零电压和负电压）， • ⑥对于开通与关闭过程，只需要窄脉冲信号， 脉冲宽度趋向于零； • ⑦能够承受高的dv/dt，趋向于无穷大，能够承 受电压的快速切换；
电力电子器件与信息电子器件相比的比较
信息电子技术的基础： 电子器件：晶体管和集成电路 电力电子电路的基础： 电力电子器件：能处理电功率的 能力，一般远大于处理信息的电子器件。 电力电子器件一般都工作在开关状态。 电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。 电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件， 一般都要安装散热器。
理想器件特征与器件分类 理想的电力电子器件的特征
• 理想的电力器件即超级电力器件，其特征为：零导通压 降，阻断无限大电压，承受无限大电流，开关零时间即无 限开关速度。具体描述如下： • ①在导通的状态（on-state），开关器件能够承受高的正 向电流，趋向于无穷大；正向导通压降足够低，趋向于 零；导通电阻足够低，趋向于零，导通损耗趋向于零； • ②在断开的状态（off-state），开关器件能够承受高的正 向与反向电压，趋向于无穷大；断态漏电流足够低，趋向 于零；关断电阻足够高，趋向于无穷大，关断损耗趋向于 零； • ③在开通（turn-on）与关断（turn-off）过程中，开关器 件能够瞬时开通与关闭，以便能够工作在高频状态，低的 延时时间，趋向于零；低的上升时间，趋向于零；低的存 储时间，趋向于零；低的下降时间，趋向于零；
MOSFET双 向导电机理
电力电子器件的分类
• 有擎柱效应：IGBT，SCR，GTO, TRIAC等，SITH 无； • 有米勒效应：IGBT，MOSFET, SIT等电压驱动型器 件，MCT无； • 有温度效应： • 无需驱动型：功率二极管 • 电压驱动型： IGBT，MOSFET,SIT, SITH，IGCT, IEGT, BJT/GTR, ETO, MCT, MTO • 电流驱动型：GTR, SCR, GTO, TRIAC, 光触晶闸 管，激光晶闸管，快速晶闸管 • 单结 ：UJT； • 双结 ：BJT/GTR； • 多结 ：其它（pn结） • 半导体材料：SI, SIC, Ge, Ga, P
电力电子器件的分类
• 二极管类型：功率DIODE； • 晶体管类型：UJT，BJT/GTR，功率NMOSFET，功率P-MOSFET,SIT, IGBT， COOLMOS ，IGBT • 晶闸管类型：SCR，TRIAC， RCT，GTO， ETO, IGCT, IEGT, SITH，MCT，MTO, 激 光晶闸管，光触晶闸管，快速晶闸管；
电力电子器件的分类
• 闸流特性：正反馈 ，SCR; • 三极管：依赖PN结偏置电压/电流，开关必须快速通过放大区 • 场控特性：静电感应，MOSFET； • 导通电阻温度系数：GTR负的温度系数 ； MOSFET正的温度系数 IGBT小电流：负的温度系数 IGBT大电流：正的温度系数 • 非组合式样（单管 ）： • 组合式样（单管 ）： 逆导型：双向电流，单向可控 逆阻型：单向电流，单向可控 双向可控：双向电流，双向可控
功率开关的分类总结
电力电子器件归纳 单极型：电力NMOSFET, 电力 N-MOSFET和 SIT，肖特基势垒 二极管 双极型：功率二极 管，晶闸管、 GTO、GTR和 SITH 、 TRIACVLTT 复合型：IGBT和 MCT，IGCT, IEGT,ETO, MTO, MCT
本安型： SCR，GTO，TRIAC， BCT，etc . 非本安型：GTR，IGBT，MOSFET，
电力电子器件的分类
• 承受双极电压： SCR ，GTO,IGCT,IEGT； • 承受单极电压： BJT/GTR，GTO，IGBT， MCT ； • 承受双向电流：TRIAC， RCT，功率NMOSFET ，功率P-MOSFET ,COOLMOS； • 承受单向电流： SCR， BJT/GTR，功率 MOSFET，GTO，SITH，IGBT，SIT， MCT，DIODE ； • 常闭，负电流开通： SIT, SITH • 常开，零或负电流关闭: GTO
wenku.baidu.com
电力电子器件的开关特性
电力电子器件的另一种分类方法 • ①开通与关断不可控，如二极管； • ②开通可控，关断不可控，如SCR； • ③开通与关断均可控，如BJT，MOSFET，GTO，SITH， IGBT，SIT和MCT； • ④要求连续门极信号，如BJT，MOSFET，IGBT和SIT；⑤要 求脉冲门极信号，如SCR，GTO和MCT； • ⑥双极电压承受能力，如SCR和GTO； • ⑦单极电压承受能力，如BJT，MOSFET，IGBT和MCT； • ⑧双向电流导通能力，如TRIAC和RCT； • ⑨单向电流导通能力，如SCR，GTO，BJT，MOSFET， MCT，IGBT，SITH，SIT和二极管； • 如果获得更多的变换能力，一般需要基本的器件与二极管进行 组合，比如由两只二极管和两只IGBT可以构造出双向可控功 率开关。
电力电子器件的分类
• 开通不可控，关断不可控：功率DIODE； • 开通 可控，关断不可控：SCR； • 开通 可控，关断 可控：UJT， BJT/GTR，功率N-MOSFET，功率PMOSFET ，SIT ， GTO，SITH， IGBT，MCT,IGCT, IEGT； • 需要 连续脉冲信号：BJT/GTR，功率 MOSFET，SIT, IGBT，； • 需要非连续脉冲信号： SCR ，GTO， MCT；