功率电子器件概览

2011-08-19 12:16:02来源: 互联网

一. 整流二极管:
二极管是功率电子系统中不可或缺的器件,用于整流、续流等。目前比较多地使用如下三种选择:
1. 高效快速恢复二极管。压降0.8-1.2V,适合小功率,12V左右电源
2. 高效超快速二极管。0.8-1.2V,适合小功率,12V左右电源。
3. 肖特基势垒整流二极管SBD。0.4V,适合5V等低压电源。缺点是其电阻和耐压的平方成正比,所以耐压低(200V以下),反向漏电流较大,易热击穿。但速度比较快,通态压降低。
目前SBD的研究前沿,已经超过1万伏。
二.大功率晶体管GTR
    分为:
单管形式。电流系数:10-30。
双管形式——达林顿管。电流倍数:100-1000。饱和压降大,速度慢。下图虚线部分即是达林顿管。

图1-1:达林顿管应用
实际比较常用的是达林顿模块,它把GTR、续流二极管、辅助电路做到一个模块内。在较早期的功率电子设备中,比较多地使用了这种器件。图1-2是这种器件的内部典型结构。

图1-2:达林顿模块电路典型结构
两个二极管左侧是加速二极管,右侧为续流二极管。加速二极管的原理是引进了电流串联正反馈,达到加速的目的。
这种器件的制造水平是1800V/800A/2KHz、600V/3A/100KHz左右(参考)。

三. 可控硅SCR
可控硅在大电流、高耐压场合还是必须的,但在常规工业控制的低压、中小电流控制中,已逐步被新型器件取代。
目前的研制水平在12KV/8000A左右(参考)。
由于可控硅换流电路复杂,逐步开发了门极关断晶闸管GTO。制造水平达到8KV/8KA,频率为1KHz左右。
无论是SCR还是GTO,控制电路都过于复杂,特别是需要庞大的吸收电路。而且,速度低,因此限制了它的应用范围拓宽。
集成门极换流晶闸管IGCT和MOS关断晶闸管之类的器件在控制门极前使用了MOS,从而达到硬关断能力。
四. 功率MOSFET
又叫功率场效应管或者功率场控晶体管。
其特点是驱动功率小,速度高,安全工作区宽。但高压时,导通电阻与电压的平方成正比,因而提高耐压和降低高压阻抗困难。
适合低压100V以下,是比较理想的器件。
目前的研制水平在1000V/65A左右(参考)。商业化的产品达到60V/200A/2MHz、500V/50A/100KHz。是目前速度最快的功率器件。
五. IGBT
又叫绝缘栅双极型晶体管。
这种器件的特点是集MOSFET与GTR的优点于一身。输入阻抗高,速度快,热稳定性好。通态电压低,耐压高,电流大。
    目前这种器件的两个方向:一是朝大功率,二是朝高速度发展。大功率IGBT模块达到1200-1800A/1800-3300V的水平(参考)。速度在中等电压区域(370-600V),可达到150-180KHz。
它的电流密度比MOSFET大,芯片面积只有MOSFET的40%。但速度比MOSFET低。

尽管电力电子器件发展过程远比我们现在描述的复杂,但是MOSFET和IGBT,特别是IGBT已经成为现代功率电子器件的主流。因此,我们下面的重点也是这两种器件。

关键字:功率  电子器件

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0819/article_11584.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
功率
电子器件

小广播

独家专题更多

迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved