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標(biāo)簽 > 功率器件

功率器件

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功率器件,就是輸出功率比較大的電子元器件,像大音響系統(tǒng)中的輸出級(jí)功放中的電子元件都屬于功率器件,還有電磁爐中的IGBT也是。本章詳細(xì)介紹了:功率器件定義,功率器件龍頭企業(yè),最新功率器件,分立器件與功率器件,功率器件測(cè)試,功率半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)。

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功率器件簡(jiǎn)介

  功率器件,就是輸出功率比較大的電子元器件,像大音響系統(tǒng)中的輸出級(jí)功放中的電子元件都屬于功率器件,還有電磁爐中的IGBT也是。功率器件有:如大功率晶體管,晶閘管,雙向晶閘管,GTO,MOSFET,IGBT.  IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅(qū)動(dòng)電流較大;MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小,開關(guān)速度快,但導(dǎo)通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn),驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。

功率器件百科

  功率器件,就是輸出功率比較大的電子元器件,像大音響系統(tǒng)中的輸出級(jí)功放中的電子元件都屬于功率器件,還有電磁爐中的IGBT也是。功率器件有:如大功率晶體管,晶閘管,雙向晶閘管,GTO,MOSFET,IGBT.  IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管,是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件, 兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低,載流密度大,但驅(qū)動(dòng)電流較大;MOSFET驅(qū)動(dòng)功率很小,開關(guān)速度快,但導(dǎo)通壓降大,載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn),驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。

  做半導(dǎo)體功率器件的公司有哪些?

  中大功率IGBT:

  ABB

  Infineon

  Mitsubishi

  Semikron

  Hitachi

  Fuji

  南車株洲(收購(gòu)的Dynex)

  常見的功率器件

  隨著半導(dǎo)體功率開關(guān)器件的發(fā)展與改進(jìn),降低了對(duì)電壓、電流、功率以及頻率進(jìn)行控制的成本。同時(shí),隨著集成電路、微處理器及超大規(guī)模集成電路(VLSI)在控制電路里的使用,大大提高了其控制的精度。一些常見的功率器件,如電力二極管、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)及它們的符號(hào)和容量描述如下。本文暫不涉及它們的物理和工作特性等細(xì)節(jié)問題,有興趣的朋友可以參考其他資料。

  電力二極管

  電力二極管是具有兩個(gè)端子的PN結(jié)器件。當(dāng)陽極電勢(shì)與陰極電勢(shì)之差大于器件通態(tài)壓降時(shí),即器件處于正向偏置時(shí),器件導(dǎo)通并傳導(dǎo)電流。器件的通態(tài)壓降一般為0.7V。當(dāng)器件反向偏置時(shí),如陽極電勢(shì)小于陰極電勢(shì)的情況,器件關(guān)斷并進(jìn)入阻態(tài)。在關(guān)斷模式下,流經(jīng)二極管的電流波形如圖1所示,電流先降為零并且繼續(xù)下降,隨后上升回到零值。

  

  反向電流的存在是因?yàn)榉聪蚱脤?dǎo)致器件中出現(xiàn)了反向恢復(fù)電荷。器件恢復(fù)阻斷能力的最小時(shí)間為;二極管的反向恢復(fù)電荷為,即圖示存在反向電流流動(dòng)的區(qū)域。二極管自身除正向?qū)▔航低猓⒉淮嬖谡螂妷鹤钄嗄芰ΑJ箤?dǎo)通二極管關(guān)斷的唯一方式是施加反向偏置,如在陽極和陰極兩端加負(fù)電壓。需要注意的是,與其它器件不同,二極管不受低電壓信號(hào)控制。

  反向恢復(fù)時(shí)間在幾微秒到十幾微秒之間的二極管被歸為低開關(guān)頻率器件。它們主要應(yīng)用在開關(guān)時(shí)間同通態(tài)時(shí)間相比可以忽略的場(chǎng)合,其中開關(guān)時(shí)間包括導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間兩部分。因此,這類二極管通常作為整流器用以將交流電整流為直流電,這樣的二極管被稱為電力二極管。電力二極管可以承受上千安培的電流和幾千伏的電壓,并且它們的開關(guān)頻率通常限制為市電的工頻頻率。

  對(duì)于需要快速開關(guān)的應(yīng)用場(chǎng)合,首選快恢復(fù)二極管。這類二極管的反向恢復(fù)時(shí)間僅需幾納秒,可承受幾百安培電流和幾百伏電壓,但其通態(tài)壓降為2-3V。快恢復(fù)二極管常見于電壓超過60-100V的快速開關(guān)整流器及逆變器中。而在低于60-100V的低電壓開關(guān)應(yīng)用中,可以使用肖特基二極管,其通態(tài)壓降為0.3V,因此,同電力二極管和快恢復(fù)二極管相比,肖特基二極管在電能轉(zhuǎn)換上的效率更高。

  MOSFET

  該器件是一類只需低電壓即可控制開通、關(guān)斷的場(chǎng)效應(yīng)晶體管,并具有30kHz到1MHz范圍的更高開關(guān)頻率。器件的容量多設(shè)計(jì)為100-200V時(shí),可承受100A的電流;在1000V時(shí),可承受10A的電流。這類器件在通態(tài)時(shí)的行為類似于電阻,因此可用作電流傳感器,從而在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中減少一個(gè)分立的電流傳感器,比如霍爾效應(yīng)電流傳感器,進(jìn)而節(jié)省了成本并增強(qiáng)了電子封裝的緊湊性。MOSFET總是伴隨著一個(gè)反并聯(lián)的體二極管,該二極管有時(shí)也被稱作寄生二極管。體二極管并非超快速開關(guān)器件并且具有更高的電壓降。由于體二極管的緣故,MOSFET并沒有反向電壓阻斷能力。圖2為N溝道MOSFET器件的符號(hào)及其在不同柵源電壓下,漏電流與漏源電壓之間的特性曲線,通常柵源電壓值不會(huì)超過20V。為了減少開關(guān)噪聲的影響,在實(shí)際情況下,一般傾向于在柵源極間施加一個(gè)-5V左右的反向偏置電壓,這樣,為保證使器件導(dǎo)通,噪聲電壓必須大于閥值門控電壓和負(fù)偏置電壓之和。在低成本的驅(qū)動(dòng)控制中,沒有條件為反向偏置門電路增加一路負(fù)邏輯電源,但許多工業(yè)驅(qū)動(dòng)器卻需要這樣的保護(hù)電路。

  

  門控電壓信號(hào)以源極作為參考電位。該信號(hào)由微處理器或者數(shù)字信號(hào)處理器產(chǎn)生。一般來說,處理器不太可能具備直接驅(qū)動(dòng)門極所需的電壓和電流容量。因此,在處理器的輸出及門極輸入之間需要加入電平轉(zhuǎn)換電路,使控制信號(hào)在器件導(dǎo)通瞬間具有5-15V的輸出電壓,同時(shí)具有大電流驅(qū)動(dòng)能力(長(zhǎng)達(dá)幾毫秒,根據(jù)不同應(yīng)用有所不同),這也被稱為門極驅(qū)動(dòng)放大電路。由于各輸入邏輯電平信號(hào)由共同的電源供電,而各門極驅(qū)動(dòng)電路連接著不同的MOSFET源極,各源極電平可能處于不同狀態(tài),所以,門極驅(qū)動(dòng)放大電路同輸入邏輯電平信號(hào)之間是相互隔離的。為了產(chǎn)生隔離作用,在低電壓(《300V)時(shí),采用單芯片光耦隔離;在小于1000V時(shí),采用帶有高頻變壓器連接的DC-DC變換電路隔離;或者在高壓(》1000V)時(shí);采用光纖連接進(jìn)行隔離。針對(duì)不同電壓等級(jí)的各種隔離方法在實(shí)際應(yīng)用中或有體現(xiàn)。

  在門極驅(qū)動(dòng)電路中,通常集成了過流、過壓及低壓保護(hù)電路。通過檢測(cè)MOSFET的漏源壓降可以獲知電流,而通過檢測(cè)變換器電路的直流輸入電壓可以提供電壓保護(hù)。這些都可以通過成本便宜的電阻進(jìn)行檢測(cè)。典型的門極驅(qū)動(dòng)電路如圖3所示。在很多門極驅(qū)動(dòng)電路中,通過在門極信號(hào)放大電路前加入與電路,可將電流和電壓保護(hù)信號(hào)整合到門極輸入信號(hào)中。在這種情況下,需要更加注意保證的是,與電路和放大電路之間信號(hào)的延時(shí)必須非常小,以使得延時(shí)不會(huì)影響瞬間保護(hù)。目前已有單芯片封裝形式的門極驅(qū)動(dòng)電路,這些芯片經(jīng)常在低電壓(《350V)變換器電路場(chǎng)合中使用。對(duì)于其它電壓等級(jí),門極驅(qū)動(dòng)電路幾乎都是針對(duì)某種電路特性的特殊應(yīng)用定制開發(fā)的。

  

  圖3 柵控驅(qū)動(dòng)電路原理圖

  絕緣柵雙極型晶體管

  這是一類三端器件。該器件具有同MOSFET一樣理想的門控特性,并具有類似晶體管的反向電壓阻斷能力和導(dǎo)通特性,其符號(hào)如圖4。在5V的通態(tài)壓降下,目前這類器件的容量在電壓為3.3kV時(shí),電流可以達(dá)到1.2kA;而在6.6kV時(shí)為0.6kA。并且在更小的電壓時(shí)獲得更大的電流及更小的導(dǎo)通壓降也是可行的。預(yù)測(cè)在不遠(yuǎn)的將來,將研制出最大電流(1kA)和電壓(15kV)等級(jí)的增強(qiáng)型商用器件。該器件的開關(guān)頻率往往集中在20kHz。但在大功率應(yīng)用場(chǎng)合,出于減少開關(guān)損耗及電磁干擾等方面的考慮,往往降低其開關(guān)頻率使用。

  

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    英偉達(dá)
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    Nvidia 是全球圖形技術(shù)和數(shù)字媒體處理器行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)廠商,NVIDIA的總部設(shè)在美國(guó)加利福尼亞州的圣克拉拉市,在20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)擁有約5700名員工。公司在可編程圖形處理器方面擁有先進(jìn)的專業(yè)技術(shù),在并行處理方面實(shí)現(xiàn)了諸多突破。公司創(chuàng)立于1993年1月,總部位于美國(guó)加利福尼亞州圣克拉拉市。
  • BeagleBone
    BeagleBone
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  • mbed
    mbed
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  • 無人機(jī)技術(shù)
    無人機(jī)技術(shù)
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    以無人駕駛來說,城市中將建造一個(gè)巨大的交通共享網(wǎng),只要拿出手機(jī)就能隨時(shí)呼叫無人駕駛汽車服務(wù);交警能精準(zhǔn)判斷每一輛汽車去向,更有效地管理交通……
  • LD3320
    LD3320
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  • OpenWrt
    OpenWrt
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    OpenWrt 可以被描述為一個(gè)嵌入式的 Linux 發(fā)行版。(主流路由器固件有 dd-wrt,tomato,openwrt,padavan四類)對(duì)比一個(gè)單一的、靜態(tài)的系統(tǒng),OpenWrt的包管理提供了一個(gè)完全可寫的文件系統(tǒng),從應(yīng)用程序供應(yīng)商提供的選擇和配置,并允許您自定義的設(shè)備,以適應(yīng)任何應(yīng)用程序。
  • ARM架構(gòu)
    ARM架構(gòu)
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    ARM架構(gòu)過去稱作進(jìn)階精簡(jiǎn)指令集機(jī)器(Advanced RISC Machine,更早稱作:Acorn RISC Machine),是一個(gè)32位精簡(jiǎn)指令集(RISC)處理器架構(gòu),其廣泛地使用在許多嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
  • DragonBoard 410c
    DragonBoard 410c
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    Qualcomm最新的“龍板”——Qualcomm DragonBoard 410c,是一枚功能極為強(qiáng)大,身材特別小巧的開發(fā)板,它集成了目前最流行的智能手機(jī)處理能力,幫您實(shí)現(xiàn)對(duì)各種智能硬件的天馬行空想象。您可以研用“龍板”實(shí)現(xiàn)高清視頻、Wi-Fi/藍(lán)牙、多媒體、3D游戲等各項(xiàng)功能。
  • OpenCL
    OpenCL
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    OpenCL是一個(gè)為異構(gòu)平臺(tái)編寫程序的框架,此異構(gòu)平臺(tái)可由CPU,GPU或其他類型的處理器組成。OpenCL由一門用于編寫kernels (在OpenCL設(shè)備上運(yùn)行的函數(shù))的語言(基于C99)和一組用于定義并控制平臺(tái)的API組成。
  • 嵌入式操作系統(tǒng)
    嵌入式操作系統(tǒng)
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    嵌入式操作系統(tǒng)(Embedded Operating System,簡(jiǎn)稱:EOS)是指用于嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。嵌入式操作系統(tǒng)是一種用途廣泛的系統(tǒng)軟件,通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動(dòng)軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標(biāo)準(zhǔn)化瀏覽器等。
  • Windows CE
    Windows CE
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     Windows Embedded Compact(即 Windows CE)是微軟公司嵌入式、移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)的基礎(chǔ),它是一個(gè)開放的、可升級(jí)的32位嵌入式操作系統(tǒng),是基于掌上型電腦類的電子設(shè)備操作系統(tǒng)。
  • JDI
    JDI
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    JDI(Java Debug Interface)是 JPDA 三層模塊中最高層的接口,定義了調(diào)試器(Debugger)所需要的一些調(diào)試接口。基于這些接口,調(diào)試器可以及時(shí)地了解目標(biāo)虛擬機(jī)的狀態(tài),例如查看目標(biāo)虛擬機(jī)上有哪些類和實(shí)例等。
  • NFS
    NFS
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      網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng),英文Network File System(NFS),是由SUN公司研制的UNIX表示層協(xié)議(presentation layer protocol),能使使用者訪問網(wǎng)絡(luò)上別處的文件就像在使用自己的計(jì)算機(jī)一樣。
  • 麒麟960
    麒麟960
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    麒麟960(kirin 960)是海思半導(dǎo)體有限公司推出的新一代移動(dòng)設(shè)備芯片,麒麟960首次配備ARM Cortex-A73 CPU核心,小核心為A53,組成四大四小的big.LITTLE組合,GPU為Mali G71 MP8。
  • tizen
    tizen
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  • SiliconLabs
    SiliconLabs
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  • X86架構(gòu)
    X86架構(gòu)
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  • uCOS II
    uCOS II
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  • ARM公司
    ARM公司
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    ARM公司是一家知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)供應(yīng)商,它與一般的半導(dǎo)體公司最大的不同就是不制造芯片且不向終端用戶出售芯片,而是通過轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)方案,由合作伙伴生產(chǎn)出各具特色的芯片。
  • 米爾科技
    米爾科技
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    米爾是一家專注于ARM嵌入式軟硬件開發(fā)的高新技術(shù)企業(yè)。在以客戶為中心的指引下,米爾為嵌入式領(lǐng)域客戶提供專業(yè)的ARM工業(yè)控制板、ARM核心板、ARM開發(fā)工具、充電樁計(jì)費(fèi)控制單元及充電控制板等產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)。
  • 數(shù)字電子鐘
    數(shù)字電子鐘
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  • A6處理器
    A6處理器
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  • 大聯(lián)大友尚
    大聯(lián)大友尚
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  • YunOS
    YunOS
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  • OpenStack
    OpenStack
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    OpenStack是一個(gè)開源的云計(jì)算管理平臺(tái)項(xiàng)目,是一系列軟件開源項(xiàng)目的組合。由NASA(美國(guó)國(guó)家航空航天局)和Rackspace合作研發(fā)并發(fā)起,以Apache許可證(Apache軟件基金會(huì)發(fā)布的一個(gè)自由軟件許可證)授權(quán)的開源代碼項(xiàng)目。
  • MMU
    MMU
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    MMU是中文名是內(nèi)存管理單元,有時(shí)稱作分頁內(nèi)存管理單元,它是一種負(fù)責(zé)處理中央處理器(CPU)的內(nèi)存訪問請(qǐng)求的計(jì)算機(jī)硬件。它的功能包括虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換(即虛擬內(nèi)存管理)、內(nèi)存保護(hù)、中央處理器高速緩存的控制,在較為簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中,負(fù)責(zé)總線的仲裁以及存儲(chǔ)體切換。
  • 馬云
    馬云
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  • OMAPL138
    OMAPL138
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    OMAP-L138是美國(guó)德州儀器(TI)推出全新DSP+ARM工業(yè)處理器 ,這款芯片也是業(yè)界功耗最低的浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP) + ARM9處理器,大大降低了雙核通訊的開發(fā)難度,可充分滿足工業(yè)應(yīng)用的高能效、連通性設(shè)計(jì)對(duì)高集成度外設(shè)、更低熱量耗散以及更長(zhǎng)電池使用壽命的需求。
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