功率半導體器件又被稱為電力電子器�,是電力電子技�(shù)的基�(chǔ),也是構(gòu)成電力電子變換裝置的核心器件。功率半導體器件的主要應用領(lǐng)域是開關(guān)電源�電機�(qū)動與�(diào)��UPS等等�
功率半導體器件是電力電子技�(shù)的基�(chǔ),也是電力電子技�(shù)�(fā)展的“龍頭”。從1958 年美國通用電氣公司研制出世界上個工�(yè)用普通晶閘管開始� 電能的變換和控制從旋�(zhuǎn) 的變流機組和靜止的離子變流器進入由功率半導體器件�(gòu)成的變流器時�� 功率半導體器� 的發(fā)展經(jīng)歷了以下階段�
大功率二極管�(chǎn)生于20世紀40年代� 是功率半導體器件中結(jié)�(gòu)最簡單� 使用最廣泛的一 � � � � � � � � � � � � � � � Rectifier Diode � � � � � � � � Fast Recovery � Diode—FRD)和肖特基二極管(Schottky Barrier Diode—SBD)等3種主要類��
晶閘管(Thyristor, or Silicon Controlled Rectifier—SCR)可以算作是代電力電子器 件,它的出現(xiàn)使電力電子技�(shù)�(fā)生了根本性的變化。但它是一種無自關(guān)斷能力的半控器件� 應用中必須考慮�(guān)斷方式問�,電路結(jié)�(gòu)上必須設置關(guān)斷(換流)電�,大大復雜了電路�(jié) �(gòu)、增加了成本、限制了在頻率較高的電力電子電路中的應用。此外晶閘管的開�(guān)頻率也不 �,難于實�(xiàn)變流裝置的高頻化。晶閘管的派生器件有逆導晶閘�、雙向晶閘管、光控晶� 管等� 20世紀70年代出現(xiàn)了稱之為第二代的自關(guān)斷器件,如門極可�(guān)斷晶閘管(Gate-Turn-Off Thyristor—GTO � � � � � � � � � � � Bipolar Junction Transistor—BJT, or Giant � Transistor—GTR � � � � � � � � Power Metal Oxide Semiconductor Field Effect � Transistor—Power MOSFET)等�
20世紀80年代出現(xiàn)了以絕緣柵極雙極型晶體管(Insulated-gate Bipolar Transistor—IGBT, or IGT)為代表的第三代復合導電機構(gòu)的場控半導體器件� 20世紀80年代后期,功率半導體器件的發(fā)展趨勢為模塊�、集成化,按照電力電子電� 的各種拓樸結(jié)�(gòu),將多個相同的功率半導體器件或不同的功率半導體器件封裝在一個模� 中,這樣可縮小器件體�、降低成�、提高可靠�� 值得指出的是新的一代器件的出現(xiàn)并不意味著老的器件被淘�,世界上 SCR �(chǎn)量仍� 全部功率半導體器件總�(shù)的一�,是目前高壓、大電流裝置中不可替代的元件�
功率半導體器件可按可控�、驅(qū)動信號類型來進行分類�
1.按可控性分�
根據(jù)能被�(qū)動(觸發(fā))電路輸出控制信號所控制的程度,可將功率半導體器件分為不� 型器�、半控型器件、全控型器件�3�� �1)不控型器件
不能用控制信號來控制開�、關(guān)斷的功率半導體器��
?�?)半控型器件
能利用控制信號控制其導�,但不能控制其關(guān)斷的功率半導體器件稱為半控型器件�
�3)全控型器件
能利用控制信號控制其導�� 也能控制其關(guān)斷的功率半導體器件稱為全控型器件� 通常 也稱為自�(guān)斷器��
2.按�(qū)動信號類型分�
?�?)電流驅(qū)動型 通過在控制端注入或抽出電流來實現(xiàn)開通或�(guān)斷的器件稱為電流�(qū)動型功率半導體器 件。GTO、GTR 為電流驅(qū)動型功率半導體器��
�2)電壓驅(qū)動型 通過在控制端和另一公共得端加入一定的電壓信號來實�(xiàn)開通或�(guān)斷的器件稱為電壓 �(qū)動型功率半導體器�。P-MOSFET、IGBT 為電壓驅(qū)動型功率半導體器��
特性提高速度減慢
前導技�(shù)
封裝技�(shù)開發(fā)速度加快
提高開關(guān)頻率
在空�(diào)�(lǐng)域以外展開技�(shù)�(chuàng)�
導通電阻不斷下�
單芯片化降低成本
開發(fā) SiC器件
降低溝道電阻
缺陷密度降低�1/1000
功率半導體器件是功率電子技�(shù)的核心器�,可以依照設備的要求變換電源的電壓與頻率�,并且高效率地控制設備的功能,同時將功率送到各個元器件�。但�,從電子設備整體來看,最終消耗功率的電機與微處理器等才是決定設備功能的主�,功率半導體器件不過是配�。此外,在工�(yè)設備與電車等強電�(lǐng)域里,功率電子技�(shù)雖然是支柱技�(shù),但�,迄今并未引起人們注�,也不曾迅速擴大市場。最�,則從穩(wěn)步成長轉(zhuǎn)向高速成長,在量和質(zhì)兩個方面都開始有所突破�
對于一直順利增長的功率半導體器件領(lǐng)域,中國等新興市場又起了進一步的推動作用。日本半導體生產(chǎn)廠家預計,在歐洲的空�(diào)市場迅速成長之后,繼之而來的將是中國的空調(diào)等白色家電的變頻�。據(jù)認為,中國的空調(diào)市場�(guī)?,F(xiàn)在是一� 1300萬臺以上,其中已�(jīng)采用變頻技�(shù)的只占百分之�。只要這個比率略有提高,對于功率半導體器件的需求量就會大幅度增�。已�(jīng)決定增產(chǎn)功率半導體模塊的三菱電機公司,也已經(jīng)考慮中國白色家電變頻化的情況,正在進一步提高生�(chǎn)能力,在2005年以后將�(xiàn)在每月生�(chǎn)150萬個的�(guī)模擴大到200萬~300萬��
中國的發(fā)電量一直在急劇增長,在1995年超過日本以后依然勢頭強��?,F(xiàn)�,中國的�(fā)電量僅次于美�,居世界第二�。在2003�,亞洲太平洋地區(qū)的發(fā)電量超過北美與歐洲等地區(qū)躍居世界首位,也緣于中國�(fā)電量的迅速增��
中國迅速變?yōu)榇罅肯哪茉吹纳�?,與此同�,也出現(xiàn)嚴重電力不足。中國政府可能會促進制造廠家發(fā)展節(jié)能型�(chǎn)品。市場方�,美國國際整流器公司已經(jīng)打入中國空調(diào)制造廠家所利用的集成電路設計公�,同實現(xiàn)變頻化的控制電路配套推銷功率半導體器件。該公司正在同設計公司研�(fā)以低成本控制電機實現(xiàn)變頻的方��
維庫電子通,電子知識,一查百��
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