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影響功率器件性能的因素

科技 更新时间:2024-08-10 00:15:00

影響功率器件性能的因素?電力電子技術的核心是電能的變換與控制,常見的有逆變(即直流轉交流)、整流(即交流轉直流)、變頻、變相等在工程中拓展開來,應用領域非常廣泛但千變萬化離不開其核心——功率電子器件,下面我們就來說一說關于影響功率器件性能的因素?我們一起去了解并探讨一下這個問題吧!

影響功率器件性能的因素(淺談功率電子器件的用途及應用)1

影響功率器件性能的因素

電力電子技術的核心是電能的變換與控制,常見的有逆變(即直流轉交流)、整流(即交流轉直流)、變頻、變相等。在工程中拓展開來,應用領域非常廣泛。但千變萬化離不開其核心——功率電子器件。

功率電子器件可分為不控器件、半控器件、全控器件。其用途及應用作以下簡明扼要的介紹。

1、不控器件

不能通過控制信号控制其通斷的電力電子器件。典型器件如二極管,主要應用于低頻整流電路。

2、半控器件

通過控制信号可以控制其導通而不能控制其關斷的電力電子器件。典型器件如晶閘管,又稱可控矽,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。

3、全控器件

通過控制信号既可控制導通,又可控制其關斷的電力電子器件。典型器件如GTO(門極可關斷晶閘管)、GTR(電力晶體管)、MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)、IGBT(絕緣栅雙極性晶體管),應用領域最廣,廣泛應用于工業、汽車、軌道牽引、家電等各個領域。

關于以上這幾種全控器件,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。

GTR屬于電流控制功率器件,且電路符号和普通的三極管一緻。20世紀80年代以來在中小功率範圍内逐漸取代GTO。GTR特點鮮明,耐高壓、大電流、飽和壓降低是其主要優點,但是缺點也很明顯,如驅動電流較大、耐浪湧電流能力差、易受二次擊穿而損壞,驅動電流大直接決定其不适合高頻領域的應用。

MOSFET與GTR最為顯著的區别就是電場控制。其特性是輸入阻抗大、驅動功率小、開關速度快、工作頻率高,那MOS是不是完美彌補了GTR的缺陷?能不能完全替代GTR呢?答案當然是不能。MOS典型參數是導通阻抗,直觀理解為耐壓做的越大,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的短闆。

接下來就要特别講講IGBT了。IGBT是以雙極型晶體管為主導元件,以MOS為驅動元件的達林頓結構。其特點是不僅損耗小、耐高壓、電流密度大、通态電壓低、安全工作區域寬、耐沖擊,而且開關頻率高、易并聯、所需驅動功率小、驅動電路簡單、輸入阻抗大、熱穩定性好。IGBT的應用領域正迅速擴大,逐步取代GTR、MOSFET的市場。

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