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常见的大功率器件有哪些?如何分类的

发布时间:2022-11-04 12:39:26

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在了解大功率设备之前,首先要知道功率设备是什么意思。功率设备是电子元件和电子设备的总称,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性,改变电子设备中的电压、频率、相位和直流交流转换功能。


大功率器件一般是指电压等级在1200V以上、电流在300A以上、输出功率较大的电子元件。典型的大功率器件包括大功率二极管、晶闸管SCR、双极功率晶体管IGBT、功率晶体管GTR、IGCT、GTO、ETO、SIT等,900V以上的mosfet也可以称为大功率器件,但要看相应的电流等级。


其中,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,适用于高压大容量变频系统,是一种新型电力半导体设备。


IGCT是将GTO芯片与反并联二极管和门极驱动电路集成,然后与其门极驱动器在外围低电感连接,结合晶体管稳定关闭能力和晶闸管低通态损耗的优点。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IGCT芯片功率0.5~3MW,三电平逆变器功率0.5~3MW,三电平逆变器1~6MW;如果反向二极管分离,不与IGCT集成,二电平逆变器功率可扩大到4/5MW,三电平可扩大到9MW。


这些装置基本上是基于硅材料,通过不同的工艺生产条件生产,并根据其功能进行分类:


1.根据导通和关闭的控制情况,可分为不可控、半控和全控功率装置。IGBT、IGCT、ETO等全控功率设备可通过门控制设备的开关。半控设备的代表是晶闸管,只能控制开关;


2.根据载流子的导电情况,可分为双极型、单极型和复合型功率器件;


3.可分为电流驱动型和电压驱动型功率器件。


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根据这些结构和特点,应用领域并不完全相同,主要由电子元件行业、半导体分离器件和集成电路行业组成。电力电子设备广泛应用于电源、伺服驱动、变频器、电机保护器等电力电子设备,主要受益于自身优势:


1、设备可以快速恢复,以满足越来越高的速度需求。


2、降低通态压降。


3、增加了电流控制能力。


4、额定电压耐压高。


5、温度和功耗。


随着技术的不断进步,功率半导体设备也在不断发展。自20世纪80年代以来,MOSFET、IGBT和功率集成电路逐渐成为主流应用类型。随着科学技术的发展,未来半导体产品应用的变化或衍生的新组件尚不清楚,值得期待。

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