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常见的几种功率开云体育半导体器件有哪些?

发布时间:2022-10-22 13:30:18

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我们知道,功率设备是电子设备中电能转换和电路控制的核心。它利用半导体单向导电的特,改变电子设备中的电压、频率、相位和DC交流转换功能。根据可控性和其他使用因素,功率设备分为许多类别,其中常见的类别有:


MOS控制晶闸管MCT


MCT是一种新型的MOS和双极复合设备。MCT是将MOSFET的高阻抗、低驱动图MCT的功率和快开关速度特性与晶闸管的高压和大电流特性相结合,形成大功率、高压、快速的全控设备。本质上,MCT是一种由MOS门极控制的晶闸管。它可以在门极上增加一个狭窄的脉冲,使其通过或关闭,由无数单胞并联组成。


IGCT集成门更换流晶闸管(IntergratedgateComutedthistors)


IGCT是在晶闸管技术的基础上,结合IGBT和GTO技术开发的一种新型设备。它具有电流大、阻断电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、导流损耗低等特点。它是一种新型的电力半导体设备,用于巨型电力电子设备,适用于高压大容量变频系统,成本低,成品率高,应用前景良好。


IGCT是将GTO芯片与反并联二极管和门极驱动电路集成,然后与门极驱动器在外围低电感连接,结合晶体管的稳定关闭能力和晶闸管的低通态损耗。晶闸管在导通阶段的性能得到充分发挥,晶闸管在关闭阶段的特性得到体现。


IPEM(IntergratedPowelacsmodules)


IPEM是将电力电子设备中的许多设备集成在一起的模块。首先,将半导体设备MOSFET、IGBT或MCT和二极管芯片封装在一起,形成积木单元,然后将这些积木单元迭装在开口的高导电性绝缘陶瓷衬底上,其次是铜基板、氧化铍瓷片和散热器。在积木单元的上部,控制电路、门极驱动、电流和温度传感器和保护电路通过表面安装集成在薄绝缘层上。


IPEM实现了电力电子技术的智能化和模块化,大大降低了电路接线电感、系统噪声和寄生振荡,提高了系统的效率和可靠性。


PEBB(PowerelectricbuildingBlock)


PEBB是一种基于IPEM的可处理电能集成的设备或模块。PEBB不是一个特定的半导体设备,它是根据最佳电路结构和系统结构设计的不同设备和技术的集成。


除功率半导体设备外,还包括门极驱动电路、电平转换、传感器、保护电路、电源和无源设备。PEBB有能量接口和通信接口,几个PEBB可以通过这两个接口形成电力电子系统。这些系统可以像小型DC-DC转换器一样简单,也可以像大型分布式电力系统一样复杂。


在一个系统中,PEBB的数量可以从一个到多个。多个PEBB模块可以完成电压转换、能量储存和转换、阴抗匹配等系统级功能。PEBB最重要的特点是其通用性。


电子注入增强栅晶体管IEGT(Injectionenhancedgansistor)


IEGT是一种耐压超过4kV的IGBT系列电力电子设备。通过增强注入结构,实现了低通态电压,实现了大容量电力电子设备的飞跃发展。IEGT作为MOS系列电力电子设备具有潜在的发展前景,具有低损耗、高速动作、高耐压、有源网驱动智能等特点,采用槽结构和多芯片并联自均流的特点,具有进一步扩大电流容量的潜力。此外,模块包装还可以提供许多衍生产品,在大中容量变换器的应用中寄予厚望。


超大功率晶闸管。


晶闸管(SCR)自问世以来,其功率容量增加了近3000倍。近十年来,由于自关断器件的快速发展,晶闸管的应用领域有所缩小。然而,由于其高电压和大电流的特点,它在HVDC、静态无功补偿(SVC)、大功率直流电源超大功率和高压变频调速应用中仍然发挥着非常重要的作用。


该装置独特的结构和工艺特点是:门-阴极周边长,形成高度交织的结构,门极面积占芯片总面积的90%,而阴极面积仅占10%;基础空穴电子寿命长,门-阴极之间的水平距离小于扩散长度。以上两个结构特点保证了该装置在开启瞬间可以100%使用阴极面积。此外,该装置的阴极电极采用厚金属层,能承受瞬时峰值电流。


IGBT(TrenchIGBT)模块的高功率槽栅结构。


如今,高功率IGBT模块中的IGBT元胞通常使用槽格栅结构IGBT。与平面格栅结构相比,槽格栅结构通常采用1μm加工精度,大大提高了元胞密度。由于门极沟的存在,消除了平面格栅结构器件中相邻元胞之间形成的结型场效应晶体管效应,同时引入了一定的电子注入效应,降低了导电阻。为增加长基区厚度和提高设备耐压创造了条件。因此,近年来高压大电流IGBT器件采用了这种结构。


碳化硅和碳化硅(SiC)功率装置。


在新型半导体材料制成的功率装置中,最有希望的是碳化硅(SiC)功率装置。其性能指标高于砷化镓装置。与其他半导体材料相比,碳化硅具有以下优异的物理特性:高带宽、高饱和电子漂移速度、高击穿强度、低介电常数和高导热系数。这些优异的物理特性决定了碳化硅在高温、高频、高功率应用中是理想的半导体材料。


在相同的耐压和电流条件下,SiC设备的漂移区电阻比硅低200倍,即使是高耐压SiC场效应管的导电压降也远低于单极和双极硅设备。此外,SiC设备的开关时间可达到10ns级,并具有非常优越的FBSOA。SiC可用于制造射频和微波功率设备、各种高频整流器、MESFETS、MOSFETS和JFETS。


以上是常见的功率半导体设备。电力电子变换器的功率等级覆盖范围很广,包括小功率范围:如笔记本电脑、冰箱、洗衣机、空调等;中功率范围电气传动、新能源发电等;大功率范围:如高压直流输电系统,技术的发展也对功率半导体设备提出了越来越高的性能要求。

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