開(kāi)關(guān)電源功率半導(dǎo)體器件性能
mos管采用“超級(jí)結(jié)”(Super-Junction)結(jié)構(gòu)，故又稱超結(jié)功率MOSFET。工作電壓600V～800V，通態(tài)電阻幾乎降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)，仍保持開(kāi)關(guān)速度快的特點(diǎn)，是一種有發(fā)展前途的高頻功率半導(dǎo)體電子器件。
IGBT剛出現(xiàn)時(shí)，電壓、電流額定值只有600V、25A。很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，耐壓水平限于1200V～1700V，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的探索研究和改進(jìn)，現(xiàn)在IGBT的電壓、電流額定值已分別達(dá)到3300V/1200A和4500V/1800A，高壓IGBT單片耐壓已達(dá)到6500V，一般IGBT的工作頻率上限為20kHz～40kHz，基于穿通(PT)型結(jié)構(gòu)應(yīng)用新技術(shù)制造的IGBT，可工作于150kHz(硬開(kāi)關(guān))和300kHz(軟開(kāi)關(guān))。
IGBT的技術(shù)進(jìn)展實(shí)際上是通態(tài)壓降，快速開(kāi)關(guān)和高耐壓能力三者的折中。隨著工藝和結(jié)構(gòu)形式的不同，IGBT在20年歷史發(fā)展進(jìn)程中，有以下幾種類型：穿通(PT)型、非穿通(NPT)型、軟穿通(SPT)型、溝漕型和電場(chǎng)截止(FS)型。
碳化硅SiC是功率半導(dǎo)體器件晶片的理想材料，其優(yōu)點(diǎn)是：禁帶寬、工作溫度高(可達(dá)600℃)、熱穩(wěn)定性好、通態(tài)電阻小、導(dǎo)熱性能好、漏電流極小、PN結(jié)耐壓高等，有利于制造出耐高溫的高頻大功率半導(dǎo)體電子元器件。
可以預(yù)見(jiàn)，碳化硅將是21世紀(jì)最可能成功應(yīng)用的新型功率半導(dǎo)體器件材料。
開(kāi)關(guān)電源功率半導(dǎo)體器件
功率MOSFET
1979年，功率MOSFET場(chǎng)效應(yīng)晶體管問(wèn)世。由于它的輸入阻抗高、開(kāi)關(guān)速度快和熱穩(wěn)定性好，可以完全代替功率晶體管GTR和中小電流的晶閘管 ，使電力電子電路如開(kāi)關(guān)電源實(shí)現(xiàn)高頻化成為可能。其電壓電流定額已經(jīng)達(dá)到了500V/240 A、1500V/200 A。功率MOSFET的特點(diǎn)是開(kāi)關(guān)損耗小， 但是通態(tài)功耗大，而且功率MOSFET的擊穿電壓UB越高，通態(tài)電阻RDS（on）越大。
絕緣柵雙極晶體管IGBT
1982年，B.J.Ba1iga將雙極晶體管和功率MOSFET技術(shù)組合在一起，成功地開(kāi)發(fā)出第－個(gè)絕緣柵雙極晶體管，取名為IGT（Insulated Gate Transistor），后來(lái)國(guó)際電力電子界通稱為GBT（Insu1ated Gate Bipo1ar Transistor）。它是將MOS門極（柵極）的優(yōu)良輸人特性和雙極晶體管的 良好輸出特性的功能集成在一起構(gòu)成的。它的通態(tài)壓降小、電流密度大，完全可以代替功率晶體管GTR和中小電流的晶問(wèn)管，成為公認(rèn)的最有發(fā) 展前景的一種電力電子半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件。
集成門極換流晶間管IGCT
集成門極換流晶閘管（Integrated Gate Commutation Thyristor）是1977年出現(xiàn)的一種新型高電壓大電流開(kāi)關(guān)器件，簡(jiǎn)稱IGCT。它利用功率 MOSFET的優(yōu)點(diǎn)，將MOS技術(shù)與晶間管組合。它的損耗比可關(guān)斷晶閘管GTO小，接線比GTO簡(jiǎn)單可靠，并可以采用風(fēng)冷。現(xiàn)在已開(kāi)始應(yīng)用于中大型功 率的電力電子變頻調(diào)速系統(tǒng)，如MW級(jí)的變頻器、新型的靜止式無(wú)功功率補(bǔ)償裝置等。
碳化硅功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件
碳化硅SiC（Si1icon Carbide）是功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件晶片的理想材料。其優(yōu)點(diǎn)是：禁帶寬、工作溫度高（可達(dá)600℃）熱穩(wěn)定性好、通態(tài)電阻小 、導(dǎo)熱性能好、漏電流極小、PN結(jié)耐壓高，有利于制造出耐高溫的高頻大功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件。
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