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华体会登陆网站:常见的几种功率半导体器材有哪些?
发布时间:2024-04-29 01:26:45 | 来源:华体会网站登录入口 作者:华体会官方登录

  咱们知道功率器材是电子设备中电能转化与电路操控的中心,它运用半导体单向导电的特性,改动电子设备中电压、频率、相位和直流沟通转化等功用。依据可控性和其他运用要素,功率器材分成了很多种类别,其间常见的分类有:

  MCT是一种新式MOS与双极复合型器材。MCT是将MOSFET的高阻抗、低驱动图MCT的功率、快开关速度的特性与晶闸管的高压、大电流特型结合在一同,构成大功率、高压、快速全控型器材。实质上MCT是一个MOS门极操控的晶闸管。它可在门极上加一窄脉冲使其导通或关断,它由很多单胞并联而成。

  IGCT是在晶闸管技能的基础上结合IGBT和GTO等技能开发的新式器材,具有电流大、阻断电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、低导通损耗等特色。是一种用于巨型电力电子成套设备中的新式电力半导体器材,适用于高压大容量变频体系,并且造成本低,成品率高,有很好的使用远景。

  IGCT是将GTO芯片与反并联二极管和门极驱动电路集成在一同,再与其门极驱动器在外围以低电感方法衔接,结合了晶体管的安稳关断才能和晶闸管低通态损耗的长处。在导通阶段发挥晶闸管的功用,关断阶段呈现晶体管的特性。

  IPEM是将电力电子设备的许多器材集成在一同的模块。它首先是将半导体器材MOSFET,IGBT或MCT与二极管的芯片封装在一同组成一个积木单元,然后将这些积木单元迭装到开孔的高电导率的绝缘陶瓷衬底上,在它的下面依次是铜基板、氧化铍瓷片和散热片。在积木单元的上部,则经过外表贴装将操控电路、门极驱动、电流和温度传感器以及维护电路集成在一个薄绝缘层上。

  IPEM完结了电力电子技能的智能化和模块化,大大降低了电路接线电感、体系噪声和寄生振荡,进步了体系功率及可靠性。

  PEBB是在IPEM的基础上开展起来的可处理电能集成的器材或模块。PEBB并不是一种特定的半导体器材,它是按照最优的电路结构和体系结构设计的不同器材和技能的集成。

  它除了包含功率半导体器材外,还含有门极驱动电路、电平转化、传感器、维护电路、电源和无源器材。PEBB有能量接口和通讯接口,经过这两种接口,几个PEBB能够组成电力电子体系。这些体系能够像小型的DC-DC转化器相同简略,也能够像大型的分布式电力体系那样杂乱。

  一个体系中,PEBB的数量能够从一个到恣意多个。多个PEBB模块一同作业能够完结电压转化、能量的贮存和转化、阴抗匹配等体系级功用,PEBB最重要的特色便是其通用性。

  IEGT是耐压达4kV以上的IGBT系列电力电子器材,经过采纳增强注入的结构完结了低通态电压,使大容量电力电子器材取得了腾跃性的开展。IEGT具有作为MOS系列电力电子器材的潜在开展远景,具有低损耗、高速动作、高耐压、有源栅驱动智能化等特色,以及选用沟槽结构和多芯片并联而自均流的特性,使其在进一步扩展电流容量方面颇具潜力。别的,经过模块封装方法还可供给很多派生产品,在大、中容量变换器使用中被寄予厚望。

  晶闸管(SCR)自面世以来,其功率容量进步了近3000倍。近十几年来,因为自关断器材的飞速开展,晶闸管的使用领域有所缩小,可是,因为它的高电压、大电流特性,它在HVDC、停止无功补偿(SVC)、大功率直流电源及超大功率和高压变频调速使用方面仍占有十分重要的位置。

  该器材共同的结构和工艺特色是:门-阴极周界很长并构成高度交错的结构,门极面积占芯片总面积的90%,而阴极面积仅占10%;基区空穴-电子寿数很长,门-阴极之间的水平间隔小于一个分散长度。上述两个结构特色保证了该器材在注册瞬间,阴极面积能得到100%的使用。此外,该器材的阴极电极选用较厚的金属层,可接受瞬时峰值电流。

  当今高功率IGBT模块中的IGBT元胞一般多选用沟槽栅结构IGBT。与平面栅结构比较,沟槽栅结构一般选用1μm加工精度,然后大大进步了元胞密度。因为门极沟的存在,消除了平面栅结构器材中存在的相邻元胞之间构成的结型场效应晶体管效应,一起引入了必定的电子注入效应,使得导通电阻下降。为增加长基区厚度、进步器材耐压发明了条件。所以近几年来呈现的高耐压大电流IGBT器材均选用这种结构。

  在用新式半导体资料制成的功率器材中,最有期望的是碳化硅(SiC)功率器材。它的功用指标比砷化镓器材还要高一个数量级,碳化硅与其他半导体资料比较,具有下列优异的物理特色:高禁带宽度,高饱满电子漂移速度,高击穿强度,低介电常数和高热导率。上述这些优异的物理特性,决议了碳化硅在高温、高频率、高功率的使用场合是极为抱负的半导体资料。

  在相同的耐压和电流条件下,SiC器材的漂移区电阻要比硅低200倍,即便高耐压的SiC场效应管的导通压降,也比单极型、双极型硅器材的低得多。并且,SiC器材的开关时间可达10nS量级,并具有十分优胜的FBSOA。SiC能够用来制作射频和微波功率器材,各种高频整流器,MESFETS、MOSFETS和JFETS等。

  以上便是常见的功率半导体器材。电力电子变换器的功率等级掩盖规模十分广泛,包含小功率规模:如笔记本电脑、冰箱、洗衣机、空调等;中功率规模电气传动、新能源发电等;大功率规模:如高压直流输电体系等,科技的开展也对功率半导体器材提出了越来越多、越来越高的功用需求。