功率半导体器件种类有哪些?作用是什么? |
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功率半导体器件是指在高电压、高电流、高温等高功率条件下工作的半导体器件,包括大功率二极管、晶闸管、可控硅、铁氧体、场效应管等,功率半导体器件种类很多,每种产品都有它独特的作用,本文会为您科普功率半导体器件的种类、作用。 一、功率半导体器件的种类功率器件在各自不同的领域发挥着各自重要的作用,按照导通、关断的受控情况可分为不可控、半控和全控型器件,按照载流子导电情况可分为双极型、单极型和复合型器件,按照控制信号情况,可以分为电流驱动型和电压驱动型器件,根据它们的这些结构和特点应用领域也不完全相同。 目前,以MOSFET、IGBT、晶闸管等为代表的主流功率器件,在各自的频率段和电源功率段占有一席之地。功率MOSFET的问世打开了高频应用的大门,这种电压控制型单极型器件,主要是通过栅极电压来控制漏极电流,因而它有一个显著特点就是驱动电路简单、驱动功率小,开关速度快,高频特性好,最高工作频率可达1MHz以上,适用于开关电源和高频感应加热等高频场合,且安全工作区广,没有二次击穿问题,耐破坏性强。
缺点是电流容量小,耐压低,通态压降大,不适宜大功率装置。目前MOSFET主要应用于电压低于1000V,功率从几瓦到数千瓦的场合,广泛应用于充电器、适配器、电机控制、PC电源、通信电源、新能源发电、UPS、充电桩等场合。 IGBT综合了MOSFET和双极型晶体管的优势,有输入阻抗高,开关速度快,驱动电路简单等优点,又有输出电流密度大,通态压降下,电压耐压高的优势,电压一般从600V~6.5kV。IGBT优势通过施加正向门极电压形成沟道,提供晶体管基极电流使IGBT导通,反之,若提供反向门极电压则可消除沟道,使IGBT因流过反向门极电流而关断。 比较而言,IGBT开关速度低于MOSFET,却明显高于GTR;IGBT的通态压降同GTR接近,但比功率MOSFET低很多;IGBT的电流、电压等级与GTR接近,而比功率MOSFET高。由于IGBT的综合优良性能,已经取代GTR,成为逆变器、UPS、变频器、电机驱动、大功率开关电源,尤其是现在炙手可热的电动汽车、高铁等电力电子装置中主流的器件。 二、功率半导体器件的作用功率半导体器件主要用于电力电子和能源转换领域,能够实现电能的控制、调节、转换和散热等功能,这种器件具有体积小、效率高、可靠性好等优点,广泛应用于工业、交通、军事、医疗等领域。 以下是几种常见的功率半导体器件的应用: 不控器件:典型器件是电力二极管,主要应用于低频整流电路。 半控器件:典型器件是晶闸管,又称可控硅,广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电路中,应用场景多为低频。 全控器件:应用领域最广,典型为GTO、GTR、IGBT、MOSFET,广泛应用于工业、汽车、轨道牵引、家电等各个领域。
IGBT(绝缘栅双极晶体管):N沟道增强型场控复合器件,兼具MOSFET和双极性器件的优点。 MCT(MOS控制晶闸管):新型MOS与双极复合型器件,采用集成电路工艺,在普通晶闸管结构中制作大量MOS器件,通过MOS器件的通断来控制晶闸管的通断。 IGCT(集成门极板换流晶闸管):用于巨型电力电子成套装置中的新型电力半导体器件。 IEGT(电子注入增强栅晶体管):耐压达4KV以上的IGBT系列电力电子器件,通过采取增强注入的结构实现了低通态电压,使大容量电力电子器件取得飞跃性发展。 IPEM(集成电力电子模块):将电力电子装置的诸多器件集成在一起的模块,实现了电力电子技术的智能化和模块化。 PEBB(电力电子模块):在IPEM基础上发展起来的可处理电能集成的器件或模块。 以上就是功率半导体器件的种类、作用介绍,希望本文可以给您提供有用的参考,本网站会持续更新电子元器件相关的知识科普,也有多种型号的元器件在售,如果您有采购需求,可以在本网站搜索您需要的型号,欢迎选购下单。 |
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