几种全控型晶体管分析报告.ppt

2.3 功率集成电路与集成功率电子模块 ■基本概念 ◆ 20世纪80年代中后期开始，模块化趋势，将多 个器件封装在一个模块中，称为功率模块。 ◆可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性。 ◆对工作频率高的电路，可大大减小线路电感， 从而简化对保护和缓冲电路的要求。 ◆将器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自 诊断等信息电子电路制作在同一芯片上，称为功率 集成电路（Power Integrated Circuit——PIC）。 2.3 功率集成电路与集成功率电子模块 ■实际应用电路 ◆高压集成电路（High Voltage IC——HVIC） ?一般指横向高压器件与逻辑或模拟控制电路的单片 集成。 ◆智能功率集成电路（Smart Power IC——SPIC） ?一般指纵向功率器件与逻辑或模拟控制电路的单片 集成。 ◆智能功率模块（Intelligent Power Module——IPM） ?专指IGBT及其辅助器件与其保护和驱动电路的单片 集成，也称智能IGBT（Intelligent IGBT）。 2.3 功率集成电路与集成功率电子模块 ■发展现状 ◆功率集成电路的主要技术难点：高低压电路之 间的绝缘问题以及温升和散热的处理。 ◆以前功率集成电路的开发和研究主要在中小功 率应用场合。 ◆智能功率模块在一定程度上回避了上述两个难 点,最近几年获得了迅速发展。 ◆功率集成电路实现了电能和信息的集成，成为 机电一体化的理想接口。 本章小结 ■将各种主要功率电子器件的基本结构、工作原理、基本 特性和主要参数等问题作了全面的介绍。 ■功率电子器件归类 ◆按照器件内部电子和空穴 两种载流子参与导电的情况 ?单极型：肖特基二极管、 功率MOSFET和SIT等。 ?双极型：基于PN结的电 力二极管、晶闸管、GTO和 GTR等。 ?复合型 ：IGBT、SITH 和MCT等。 图2-26 功率电子器件分类“树” 本章小结 ◆按驱动类型 ?电压驱动型器件 √单极型器件和复合型器件。 √共同特点是：输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高。 ?电流驱动型器件 √双极型器件。 √共同特点是：具有电导调制效应，因而通态压降低，导通损耗小，但工作频率较低，所需驱动功率大，驱动电路也比较复杂。 ◆按控制信号的波形 ?电平控制型器件 √电压驱动型器件和部分电流驱动型器件（如GTR） ?脉冲触发型器件 √部分电流驱动型器件（如晶闸管和GTO） 本章小结 ■功率电子器件的现状和发展趋势 ◆20世纪90年代中期以来，逐渐形成了小功率 （10kW以下）场合以功率MOSFET为主，中、大 功率场合以IGBT为主的压倒性局面，在10MVA以 上或者数千伏以上的应用场合，如果不需要自关 断能力，那么晶闸管仍然是目前的首选器件 。 ◆功率MOSFET和IGBT中的技术创新仍然在继 续，IGBT还在不断夺取传统上属于晶闸管的应用 领域 。 ◆宽禁带半导体材料由于其各方面性能都优于 硅材料，因而是很有前景的功率半导体材料 。 4)直流输入电阻RGS 直流输入电阻是指漏源间短路时，栅源间的直流电阻值，一般大于10+8Ω。 5)漏源击穿电压U(BR)DS 漏源击穿电压是指漏源间能承受的最大电压，当UDS值超过U(BR)DS时，栅漏间发生击穿，ID开始急剧增加。 6）栅源击穿电压U(BR)GS 栅源击穿电压是指栅源间所能承受的最大反向电压，UGS值超过此值时，栅源间发生击穿，ID由零开始急剧增加。 7）最大耗散功率PDM 最大耗散功率PDM=UDSID，与半导体三极管的PCM类似，受管子最高工作温度的限制。 2. 注意事项 (1)在使用场效应管时，要注意漏源电压UDS、漏源电流ID、栅源电压UGS及耗散功率等值不能超过最大允许值。 (2)场效应管从结构上看漏源两极是对称的，可以互相调用，但有些产品制作时已将衬底和源极在内部连在一起，这时漏源两极不能对换用。