电力电子器件简介

大家好,我是产品部邓晋军,欢迎来到正卓讲堂。今天为大家简单介绍一下电力电子器件。

电力电子器件(Power Electronic Device)又称为功率半导体器件,主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件(通常指电流为数十至数千安,电压为数百伏以上)。

20世纪50年代,电力电子器件主要是汞弧闸流管和大功率电子管。而在60年代发展起来的晶闸管,因其工作可靠、寿命长、体积小、开关速度快,而在电力电子电路中得到广泛应用。70年代初期,已逐步取代了汞弧闸流管。80年代,普通晶闸管的开关电流已达数千安,能承受的正、反向工作电压达数千伏。在此基础上,为适应电力电子技术发展的需要,又开发出门极可关断晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管等一系列派生器件,以及单极型MOS功率场效应晶体管、双极型功率晶体管、静电感应晶闸管、功能组合模块和功率集成电路等新型电力电子器件。

电气电子器件中也有很多分类方法,我今天就讲四种:

第一种、根据电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度分类可分为:

(1.半控型器件,例如晶闸管;

(2.全控型器件,例如GTO(也就是门极可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管),电力场效应晶体管、IGBT(绝缘栅双极晶体管);

(3.不可控器件,例如电力二极管。

第二种:按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质分类可分为:

(1.电压驱动型器件,例如IGBT、电力场效应晶体管、(静电感应晶闸管);

(2.电流驱动型器件,例如晶闸管、GTO、GTR。

第三种:根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的有效信号波形分类可分为:

(1.脉冲触发型,例如晶闸管、GTO;

(2.电子控制型,例如GTR、电力场效应晶体管、IGBT。

第四种:按照电力电子器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分类:

(1.双极型器件,例如电力二极管、晶闸管、GTO、GTR;

(2.单极型器件,例如MOS管、SIT;

(3.复合型器件,例如MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT。

下面来看看各个器件的优缺点 :

1、电力二极管:它的结构和原理简单,工作是最可靠的;

2、晶闸管:晶闸管可承受的电压和电流容量在所有器件中是最高的,但是他是半控型器件 ;

3、IGBT:IGBT开关速度高,开关损耗小,具有耐脉冲电流冲击的能力,通态压降较低,输入阻抗高,为电压驱动,驱动功率小; 而缺点是开关速度低于电力MOS管,电压,电流容量不及GTO

4、GTR:GTR耐压高,电流大,开关特性好,通流能力强,饱和压降低; 而缺点是开关速度低,为电流驱动,所需驱动功率大,驱动电路复杂,存在二次击穿问题

5、GTO:GTO电压、电流容量大,适用于大功率场合,具有电导调制效应,其通流能力很强; 而缺点是电流关断增益很小,关断时门极负脉冲电流大,开关速度低,驱动功率大,驱动电路复杂,开关频率低

6、电力MOS管:MOS管开关速度快,输入阻抗高,热稳定性好,所需驱动功率小且驱动电路简单,工作频率高,不存在二次击穿问题; 缺点是电流容量小,耐压低,一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。

以上就是本次课堂所分享的内容,谢谢大家收听。