電力半導體器件是進行電力變換和控制的大功率器件。 可直接用于處理電能的主電路中,實現電能的變換或控制的電子器件。主要用于整流器、逆變器、斬波器、交流調壓器等方面,廣泛用于工農業生產、國防、交通等各個領域。
電力半導體器件屬于電力電子技術,類比于電子技術中的電子器件、晶體管和集成電路,是弱電,電力電子器件,也是利用弱電控制強電。
部分名詞解釋:
電力電子器件 (Power Electronic Device):可直接用于主電路中,實現電能的變換或控制。
主電路 (Main Power Circuit): 電氣設備或電力系統中,直接承擔電能的變換或控制任務的電路。
電力電子系統: 由控制電路、驅動電路、保護電路 和以電力電子器件為核心的主電路組成。
它們的關系如下:
電力半導體器件的分類:
按照器件能夠被控制的程度,分為以下三類:
半控型器件 (Thyristor):通過控制信號可以控制其導通而不能控制其關斷。(晶閘管)
半控器件以晶閘管、DDS(T)(動態驅動器件)為代表, 該種器件帶有控制極,但控制極只能控制器件的導通,卻不能控制器件的關斷,器件的關斷只能靠改變主電路工作條件來實現。** 半控器件在控制性能上雖然仍不完善,**但在可靠性上是唯一能夠和不控器件相媲美的器件:
晶閘管沒有介于導通和關斷之間的放大區 ,因此通態內阻最小,發熱最少,承受過電流能力極強,可以達到10—20倍的額定電流。
單管電流大,不需要多器件并聯 。目前大功率晶閘管輕易地可以做到額定電流3000 A—5000A,避免了在大電流應用時必須并聯,從而產生不均流導致器件損壞問題的發生。
只需要很窄的脈沖,易于采用變壓器實現強弱電的隔離 ,使弱電控制免受強電干擾,大大提高了控制裝置的可靠性。
散熱性好。溫度是半導體器件可靠性的大敵,理論和實踐證明,半導體器件的失效、損壞以及性能蛻變絕大多數原因歸結為溫度超標。大功率晶閘管普遍采用雙面壓接安裝方式,實現主電路的兩極同時散熱,熱阻最小,散熱效果最好,當工作電流大于500A時,采用雙面壓接散熱是目前最可靠的方式。
晶閘管與DDS(T)的區別: DDS(T)為用于替代晶閘管的新一代半控型器件,其保留了晶閘管所有優點的同時,其克服了晶閘管驅動盲區、驅動電流大、驅動電路復雜的問題。
全控型器件 (IGBT,MOSFET):通過控制信號既可控制其導通又可控制其關斷,又稱自關斷器件。(IGBT)
不可控器件 (Power Diode):不能用控制信號來控制其通斷, 因此也就不需要驅動電路。(電力二極管)
按照驅動電路信號的性質,分為兩類:
電流驅動型: 通過從控制端注入或者抽出電流來實現導通或者 關斷的控制。
電壓驅動型: 僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實現導通或者關斷的控制。
按照器件內部電子和空穴兩種載流子參與導電的情況:
單極型器件 (多子器件) :由一種載流子參與導電。
雙極型器件(少子器件) :由電子和空穴兩種載流子參與導電。
復合型器件: 由單極型器件和雙極型器件集成混合而成,也稱混合型器件。
文章來源:功率半導體生態圈
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:還有誰不知道嗎?電力半導體竟然有這么多器件→
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