绝缘栅

常用的电力电子器件有哪些

发布时间:2023/6/20 22:38:10   

  

  电力电子器件(PowerElectronicDevice)又称为功率半导体器件,主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件(通常指电流为数十至数千安,电压为数百伏以上)。

  1.二极管

  二极管是最为简单但又是十分重要的一种电力电子器件,在开关电源的输入整流电路、逆变电路、输出高频整流电路以及缓冲电路中均有使用。

  2.电力MOSFET

  电力MOSFET是近年来发展最快的全控型电力电子器件之一。它显著的特点是用栅极电压来控制漏极电流,因此所需驱动功率小、驱动电路简单;又由于是靠多数载流子导电,没有少数载流子导电所需的存储时间,是目前开关速度最高的电力电子器件,在小功率电力电子装置中是应用最为广泛的器件。

  3.绝缘栅双极型晶体管(IGBT)

  电力MOSFET具有驱动方便、开关速度快等优点,但导通后呈现电阻性质,在电流较大时的压降较高,而且器件的容量较小,仅能适用于小功率装置。大功率晶体管GTR的饱和压降低、容量大,但其为电流驱动,驱动功率较大,开关速度低。20世纪80年代出现的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是把MOSFET与GTR复合形成,除具有MOSFET的电压型驱动、驱动功率小的特点,同时具有GTR饱和压降低和可耐高电压和大电流等一系列应用上的优点,开关频率虽低于MOSFET,但高于GTR。目前IGBT已基本取代了GTR,成为当前在工业领域应用最广泛的电力电子器件。

  按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度分类:

  1.半控型器件,例如晶闸管;

  2.全控型器件,例如GTO(门极可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管),MOSFET(电力场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管);

  3.不可控器件,例如电力二极管;

  按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质分类:

  1.电压驱动型器件,例如IGBT、MOSFET、SITH(静电感应晶闸管);

  2.电流驱动型器件,例如晶闸管、GTO、GTR;

  根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的有效信号波形分类:

  1.脉冲触发型,例如晶闸管、GTO;

  2.电子控制型,例如GTR、MOSFET、IGBT;

  按照电力电子器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分类:

  1.双极型器件,例如电力二极管、晶闸管、GTO、GTR;

  2.单极型器件,例如MOSFET、SIT;

  3.复合型器件,例如MCT(MOS控制晶闸管)和IGBT;

  优缺点

  电力二极管:结构和原理简单,工作可靠;

  晶闸管:承受电压和电流容量在所有器件中最高

  IGBT:开关速度高,开关损耗小,具有耐脉冲电流冲击的能力,通态压降较低,输入阻抗高,为电压驱动,驱动功率小;缺点:开关速度低于电力MOSFET,电压,电流容量不及GTO

  GTR:耐压高,电流大,开关特性好,通流能力强,饱和压降低;缺点:开关速度低,为电流驱动,所需驱动功率大,驱动电路复杂,存在二次击穿问题

  GTO:电压、电流容量大,适用于大功率场合,具有电导调制效应,其通流能力很强;缺点:电流关断增益很小,关断时门极负脉冲电流大,开关速度低,驱动功率大,驱动电路复杂,开关频率低

  MOSFET:开关速度快,输入阻抗高,热稳定性好,所需驱动功率小且驱动电路简单,工作频率高,不存在二次击穿问题;缺点:电流容量小,耐压低,一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。

  制约因素:耐压,电流容量,开关的速度。



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