IGBT、IGCT的应用和前景.pdf

一一一一一一二竺些三兰丛竺竺巴竺哩渔竺、‘的应用和前景徐南屏中国电工技术学会电力电子学会最近几年来电力半导体器件飞速发展在大功率应用领域尤其以和大功率开关型器件的发展尤为迅速。大功率器件额定值模块在今天已相当普及应用。最近国外公司己正式推出更大功率的模块额定参数为现在功率开关器件正在进入到大功率双极型器件占统治的领域和功率范围而且正在发展更大电流和更高耐压的。结构的发展有传统的单面冷却的模块也出现了圆并型压接式结构有利于热的传导。是由双极型器件引伸出的新型大功率开关器件近几年应用领域和应用场合的迅速扩展超出人们的预料而且器件本身随着市场的需求也得到快速发展。现在一般有反向导通型和非对称型二种器件采用相似的圆并型陶瓷外壳封装电流容量到阻断电压高达目前已经发表阻断电压伏的器件的问世。众所周知是和双极型晶体管的电路集成它将的快速开关特性和双极型晶体管正向特性巧妙地结合控制比较简单而且控制功率很小。有单相开关模块单臂变换器和完整的逆变电路模块。模块的铜金属基板对地绝缘因此绝缘材料除了有良好的绝缘性能外还要有良好的导热性能。模块设计和制造要求结构紧凑以满足低感抗的功率逆变器的需要。模块实际应用时需要附加电子控制板或称驱动板能精确调节参数以适用于逆变器需要和的正确使用。是从派生出来的利用“硬驱动”门控单元实现关断功能关断时从晶闸管状态迅速过渡到晶体管状态电路中可以不用兼有大功率晶闸管的正向特性和双极型晶体管的关断特性。器件无论是非对称还是反向导通型都采用圆并陶瓷外壳封装压接式结构。反向导通型器件有一个集成在同一硅片上的续流二极管对大多数开关运行状态应用是十分有用的结构而非对称需要外部另外的二极管与之配合。由于器件对地电位不绝缘所以器件必须各自分别安装到独立的又相互绝缘的散热器上门极驱动器是器件的一部分所以不必另外配置和进行专门调节。基本比较价格是十分重要的恒量产品和技术的因素功率半导体器件定价通常采取所用硅片面积来估算。因此首先将工资费用外壳成品率等因素排除在外那么价格主要取决于所用硅片面积多少。功率器件的比较是基于硅片热接触面积由此推出制造器件大约所需硅片的数量。模块以器件为例根据有关资料其热接触面积的外形尺寸大约是面积是。这个面积包括和反并联的续流二极管所用硅片它们是由许多芯片并联组成的。由于芯片之间有间隙而且与外壳之间有间距因此硅片实际有效面积大约是总面积的即。与上述模块相比较的是非对称器件元件热接触面积的直径是。左右面积是。相应的续流二极管是独立的圆并型结构额定值是它的热接触面积的直径是。面积大约是。因此和二极管总的热接触相应硅片面积是进行二种器件的对比除了器件本身以外还要考虑与器件相关的装置系统特性。模块开关器件所需的续流二极是集成在模块管壳内部为此必须要有良好的绝缘。逆变器所需的六只模块是安装在足够大的单只散热器上。下面讨论的前提是基于上面的条件。中国电口二效术学会电办电子学会第届学术年会论文集和续流二极管封装在二只独立的圆并形陶瓷外壳中而每个器件上下装有二只散热器。因为这种器件内部没有特殊绝缘处理所以散热器之间必须要有良好的绝缘性能而且对地电位绝缘。下面的讨论也基于这样条件。逆变器的一般特性及器件的功耗计算逆变器的输出特性