电力半导体元器件简介(双极型、单极型、混合型)

电力半导体元器件大多是以开关方式工作为主、对电能进行控制和转换的电力电子器件。如可关断晶闸管(英文缩写:GTO)、电力晶体管(GTR)、功率场效应晶体管(Power Mosfet)、绝缘棚式双极型晶体管(IGBT)、静电感应晶体管(SIT)、静电感应晶闸管(SITH)、MOS晶闸管(MCT)等。

电力半导体元器件可分为三类:双极型、单极型、混合型。

双极型器件是指器件内部的电子和空穴两种载流子都参与导电过程的半导体器件。这类器件的导通电阻小于0.09Ω,导通电压降低,阻断电压高,电流容量大。常见的有GTO(可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)等。GTO耐压高(4500V)、电流大(5000A)。GTR具有控制方便、开关时间短、导通电压低、高频特性好等优点。SITH用棚极控制开通和关断,具有导通电阻小、导通电压低、开关速度快、功耗小、关断电流增益大等特点。

单极型器件是指内部只有主要载流子参与导电过程的半导体器件。常见产品有Power Mosfet(场效应晶体管)、SIT(静电感应晶体管)。前者为电压控制器件,具有驱动功率小、工作速度高、无二次击穿问题、安全工作区宽等优点。后者是三层结构的多数载流子器件。具有输出功率大,失真小、输入阻抗高、开关特性好等优点,可工作于放大和开关两种状态。

混合型器件是双极型和单极型器件集成混合而成。它们利用耐压高、电流大、导通电压低的双极型器件(GTO、GIR等)作为输出原件,用输入阻抗高、相应速度快的单极型器件(Mosfet)作为输入级,因此具有两者的优点。典型产品有IGBT(绝缘棚式双极型晶体管)、MCT(MOS晶闸管)等。

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