电力电子器件ppt课件

电力电子技术
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2.1 电力电子器件概述 2.2 不可控器件——电力二极管 2.3 半控型器件——晶闸管 2.4 典型全控型器件 2.5 其他新型电力电子器件 2.6 功率集成电路与集成电力电子模块
2.5.1 MOS控制晶闸管MCT 2.5.2 静电感应晶体管SIT 2.5.3 静电感应晶闸管SITH 2.5.4 集成门极换流晶闸管IGCT 2.5.5 基于宽禁带半导体材料的电力电子器件
的高电压大电流、低导通压降的特点 ■关键技术问题没有突破，未能投入实际应用
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2.5.1 MOS控制晶闸管MCT 2.5.2 静电感应晶体管SIT 2.5.3 静电感应晶闸管SITH 2.5.4 集成门极换流晶闸管IGCT 2.5.5 基于宽禁带半导体材料的电力电子器件
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2.1 电力电子器件概述 2.2 不可控器件——电力二极管 2.3 半控型器件——晶闸管 2.4 典型全控型器件 2.5 其他新型电力电子器件 2.6 功率集成电路与集成电力电子模块
电力电子器件分类“树”
电力电子器件分类之一（载流子参与导电的情况） 单极型：电力MOSFET 双极型：电力二极管、晶闸管、GTO、GTR 复合型：IGBT
电力电子器件分类之二 （驱动控制的情况） 电压驱动型：单极型器件和复合型器件 特点：输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单， 工作频率高。 电流驱动型：双极型器件 特点：具有电导调制效应，因而通态压降低，导通损耗小， 但工作频率较低，所需驱动功率大,驱动电路较复杂
■基本概念 ◆ 20世纪80年代，多个器件封装在一个模块成为趋势 ◆可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性 ◆大大减小线路电感，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、自诊断等信 息电子电路制作在同一芯片上，称为功率集成电路 （Power Integrated Circuit——PIC）
Datasheet
■实际应用电路 ◆高压集成电路（High Voltage IC——HVIC） ☞一般指横向高压器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成
◆智能功率集成电路（Smart Power IC——SPIC） ☞一般指纵向功率器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成
VDMOS
LDMOS
■实际应用电路 ◆高压集成电路（High Voltage IC——HVIC） ☞一般指横向高压器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成
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基于宽禁带半导体材料的电力电子器件 ■宽禁带半导体材料
耐压等级与导通电阻的矛盾
通流能力与开关速度的矛盾
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基于宽禁带半导体材料的电力电子器件 ■宽禁带半导体材料 ◆禁带宽度在3.0电子伏特左右及以上的半导体材料 ◆ 硅的禁带宽度为1.12电子伏特（eV） ◆ 典型的是碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、金刚石等
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静电感应晶体管SIT ■ 结型场效应晶体管 ■ 多子导电，工作频率与MOSFET相当，功率容量比MOSFET
大，适用于高频大功率场合 ■ 不加栅极驱动时，SIT导通，加负偏压时关断，使用不方便 ■ 通态电阻大，还未得到广泛应用
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集成门极换流晶闸管IGCT ■ IGBT + GTO ■ IGCT（ Integrated Gate Commutated Thyristors ） ■由平板型GTO + 多个并联MOSFET + 门极驱动电路组成 ■容量与普通GTO相当，开关速度比普通GTO快10倍 ■驱动功率仍然很大 ■ 通态电阻大，还未得到广泛应用
LDMOS
■实际应用电路 ◆高压集成电路（High Voltage IC——HVIC） ☞一般指横向高压器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成
◆智能功率集成电路（Smart Power IC——SPIC） ☞一般指纵向功率器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成
◆智能功率模块（Intelligent Power Module——IPM） ☞专指IGBT及其辅助器件与其保护和驱动电路的单片集成，
也称智能IGBT（Intelligent IGBT）。
Datasheet
■发展现状 ◆主要技术难点：高低压电路的绝缘问题以及温升和散热 ◆开发和研究主要在中小功率应用场合 ◆智能功率模块最近几年发展迅速，一定程度上回避了 上述两个难点 ◆实现了电能和信息的集成，成为机电一体化的理想接口
2.1 电力电子器件概述 2.2 不可控器件——电力二极管 2.3 半控型器件——晶闸管 2.4 典型全控型器件 2.5 其他新型电力电子器件 2.6 功率集成电路与集成电力电子模块
当前的应用格局:
光控晶闸管：容量最大, 8kV / 3.5kA，装置最高达300MVA GTO：兆瓦以上首选，制造水平6kV/6kA IGBT：兆瓦以下首选, 主体产品，第四代产品，制造水平 2.5kV/1.8kA。仍在不断发展，试图在兆瓦以上取代GTO 电力MOSFET：长足进步，中小功率领域（低压），地位牢固 SiC-MOSFET：前景广阔，发展迅猛 功率模块和功率集成电路是现在电力电子发展的一个共件 ■宽禁带半导体材料的特点 ◆耐受高电压、低通态电阻 ◆更好的导热性能和热稳定性 ◆耐受更高的高温和辐射
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基于宽禁带半导体材料的电力电子器件 ■宽禁带半导体材料的特点 ◆SiC MOSFET的特点
☞ 开通速度与IGBT和MOSFET差不多，但是反并联二极 管
恢复速度更快 ☞ 关断过程没有没有少子存储效应 ☞ 常闭型、电压驱动型、驱动功率小
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静电感应晶闸管SITH ■ SIT + GTO ■又称为场控晶闸管（Field Controlled Thyristor——FCT） ■与GTO类似，开关速度比GTO高得多，是大容量的快速器件 ■驱动功率仍然很大 ■电流关断增益较小，应用范围还有待拓展
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MOS控制晶闸管MCT ■ MOSFET + 晶闸管 ■ MCT（MOS Controlled Thyristor） ■结合MOSFET的高输入阻抗、低驱动功率、快速开关和晶闸管