一文看懂常用功率半導體的分類
電力電子技術的核心是電能的變換和控制,常見的有直流轉交流(逆變)、交流轉直流(整流)、變頻、變相等。在工程中拓展開來,變得五花八門,應用領域非常之廣,學電的小伙伴都很清楚。但是,千變萬化離不開其核心——功率電子器件 01 分類 功率電子器件的分類及用途: 【補充】半導體材料的發(fā)展: 第一代:Si、Ge等元素半導體材料,促進計算機及IT技術的發(fā)展,也是目前功率半導體器件的基礎材料; 第二代:GaAs、InP等化合物半導體材料,主要用于微波器件、射頻等光電子領域; 第三代:SiC、GaN等寬禁帶材料,未來在功率電子、射頻通信等領域非常有應用前景 02 應用 功率電子器件的應用: 不控器件:典型器件是電力二極管,主要應用于低頻整流電路; 半控器件:典型器件是晶閘管,又稱可控硅,廣泛應用于可控整流、交流調壓、無觸點電子開關、逆變及變頻等電路中,應用場景多為低頻; 全控器件:應用領域最廣,典型為GTO、GTR、IGBT、MOSFET,廣泛應用于工業(yè)、汽車、軌道牽引、家電等各個領域 GTO:門極可關斷晶閘管 GTR:電力晶體管 IGBT:絕緣柵雙極性晶體管 MOSFET:金屬氧化物半導體場效應晶體管 汽車領域及大部分工業(yè)領域目前最常用的全控器件,全控器件的基本應用場景可以用下邊這張示意圖概括 03 IGBT IGBT是個好東西?。?/strong> 下邊是來歷! 上邊介紹的幾種全控器件,其中GTO是晶閘管的派生器件,主要應用在兆瓦級以上的大功率場合,咱們較少涉及,先討論另外幾種。 GTR(電力晶體管):電路符號和普通的三極管一致,屬于電流控制功率器件,20世紀80年代以來在中小功率范圍內逐漸取代GTO。GTR同學特點鮮明,耐高壓、大電流、飽和壓降低是其主要優(yōu)點;但是缺點也很明顯,驅動電流較大、耐浪涌電流能力差、易受二次擊穿而損壞,驅動電流大直接決定其不適合高頻領域的應用。 MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管):顧名思義,電場控制是他與GTR最明顯的區(qū)別,特性是輸入阻抗大,驅動功率小,開關速度快,工作頻率高,是不是完美彌補了GTR的缺陷?那MOS能不能完全替代GTR呢?答案是不能,MOSFET典型參數是導通阻抗,直觀理解,耐壓做的越大,芯片越厚,導通電阻越大,電流能力就會降低,因此不能兼顧高壓和大電流就成了MOS同學的短板,但別忘了,這是GTR的長處呀! 于是,混血兒IGBT誕生了 看他的簡化等效電路圖,是不是就明白什么了? 那么定義就來了,IGBT是以雙極型晶體管為主導元件,以MOSFET為驅動元件的達林頓結構,是不是很巧妙!再看他的名字“絕緣柵場效應晶體管”就很好記了 IGBT特點: 損耗小,耐高壓,電流密度大,通態(tài)電壓低,安全工作區(qū)域寬,耐沖擊; 開關頻率高,易并聯,所需驅動功率小,驅動電路簡單,輸入阻抗大,熱穩(wěn)定性好等; 應用領域正迅速擴大,逐步取代GTR、MOSFET的市場;
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