电力电子技术的核心是电能的变换与控制,常见的有逆变(即直流转交流)、整流(即交流转直流)、变频、变相等在工程中拓展开来,应用领域非常广泛但千变万化离不开其核心——功率电子器件,下面我们就来说一说关于影响功率器件性能的因素?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!

影响功率器件性能的因素(浅谈功率电子器件的用途及应用)

影响功率器件性能的因素

电力电子技术的核心是电能的变换与控制,常见的有逆变(即直流转交流)、整流(即交流转直流)、变频、变相等。在工程中拓展开来,应用领域非常广泛。但千变万化离不开其核心——功率电子器件。

功率电子器件可分为不控器件、半控器件、全控器件。其用途及应用作以下简明扼要的介绍。

1、不控器件

不能通过控制信号控制其通断的电力电子器件。典型器件如二极管,主要应用于低频整流电路。

2、半控器件

通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。典型器件如晶闸管,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。

3、全控器件

通过控制信号既可控制导通,又可控制其关断的电力电子器件。典型器件如GTO(门极可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管)、MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极性晶体管),应用领域最广,广泛应用于工业、汽车、轨道牵引、家电等各个领域。

关于以上这几种全控器件,其中GTO是晶闸管的派生器件,主要应用在兆瓦级以上的大功率场合。

GTR属于电流控制功率器件,且电路符号和普通的三极管一致。20世纪80年代以来在中小功率范围内逐渐取代GTO。GTR特点鲜明,耐高压、大电流、饱和压降低是其主要优点,但是缺点也很明显,如驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏,驱动电流大直接决定其不适合高频领域的应用。

MOSFET与GTR最为显著的区别就是电场控制。其特性是输入阻抗大、驱动功率小、开关速度快、工作频率高,那MOS是不是完美弥补了GTR的缺陷?能不能完全替代GTR呢?答案当然是不能。MOS典型参数是导通阻抗,直观理解为耐压做的越大,芯片越厚,导通电阻越大,电流能力就会降低,因此不能兼顾高压和大电流就成了MOS的短板。

接下来就要特别讲讲IGBT了。IGBT是以双极型晶体管为主导元件,以MOS为驱动元件的达林顿结构。其特点是不仅损耗小、耐高压、电流密度大、通态电压低、安全工作区域宽、耐冲击,而且开关频率高、易并联、所需驱动功率小、驱动电路简单、输入阻抗大、热稳定性好。IGBT的应用领域正迅速扩大,逐步取代GTR、MOSFET的市场。

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