電力電子器件有哪些基本類型,其發展趨勢如何
其中每類又能分出多種不同類型:
壹、按照電力電子器件能夠被控制電路信號所控制的程度分類:
1、半控型器件,例如晶閘管;
2、全控型器件,例如(門極可關斷晶閘管)、GTR(電力晶體管),MOSFET(電力場效 應晶體管)、IGBT(絕緣柵雙極晶體管);
3、不可控器件,例如電力二極管。
二、按照驅動電路加在電力電子器件控制端和公***端之間信號的性質分類:
1、電壓驅動型器件,例如IGBT、MOSFET、SITH(靜電感應晶閘管);
2、電流驅動型器件,例如晶閘管、GTO、GTR。
三、根據驅動電路加在電力電子器件控制端和公***端之間的有效信號波形分類:
1、脈沖觸發型,例如晶閘管、GTO;
2、電子控制型,例如GTR、MOSFET、IGNT。
四、按照電力電子器件內部電子和空穴兩種載流子參與導電的情況分類:
1、雙極型器件,例如電力二極管、晶閘管、GTO、GTR;
2、單極型器件,例如MOSFET、SIT;
3、復合型器件,例如MCT(MOS控制晶閘管)和IGBT。
二: 高頻化、集成化、標準模塊化和智能化是電力電子器件未來的主要發展方向。
(1)隨著電力電子技術應用的不斷發展,對電力電子器件性能指標和可靠性的要求也日益苛刻。具體而言,要求電力電子器件具有更大的電流密度、更高的工作溫度、更強的散熱能力、更高的工作電壓、更低的通態壓降、更快的開關時間,而對於航天和軍事應用,還要求有更強的抗輻射能力和抗振動沖擊能力。特別是航天、航空、艦船、輸變電、機車、裝甲車輛等使用條件惡劣的應用領域,以上要求更為迫切。
(2)未來幾年中,盡管以矽為半導體材料的雙極功率器件和場控功率器件已趨於成熟,但是各種新結構和新工藝的引入,仍可使其性能得到進壹步提高和改善,Coolmos、各種改進型IGBT和IGCT均有相當的生命力和競爭力。
(3)電力電子器件的智能化應用也在不斷研究中取得了實質成果。壹些國外制造企業已經開發出了相應的IPM智能化功率模塊,結構簡單、功能齊全、運行可靠性高,並具有自診斷和保護的功能。
(4)新型高頻器件碳化矽和氮化鎵器件正在迅速發展,壹些器件有望在不遠的將來實現商品化,總部位於美國北卡羅來納的CREE公司已經實現商用的SiC二極管和MOSFET[2] 。但由於材料和制造工藝方面的問題,還需要大量的研究投入和時間才能逐步解決,位於北卡州立大學的FREEDM中心正在對此技術進行研究。