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1.4.4 绝缘栅双极晶体管 GTR和GTO的特点——双极型，电流驱动，有电导调制效应，通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。 MOSFET的优点——单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。 两类器件取长补短结合而成的复合器件—Bi-MOS器件 绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor—IGBT） GTR和MOSFET复合，结合二者的优点。 1986年投入市场，是中小功率电力电子设备的主导器件。 继续提高电压和电流容量，以期再取代GTO的地位。 1.4.4 绝缘栅双极晶体管 IGBT的结构 IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区,有很强的通流能力 是GTR与MOSFET组成的达林顿结构 RN为基区内调制电阻 N沟道 IGBT VDMOSFET GTR 组合 场控器件，原理与电力MOSFET基本相同，通断由栅射极电压uGE决定。 导通：uGE大于UGE(th)时，MOSFET内形成沟道，提供基极电流，IGBT导通。 通态压降：电导调制效应使电阻RN减小，使通态压降减小。 关断：栅射极间施加反压或不加信号时，IGBT关断。 IGBT的原理 1）IGBT的结构和工作原理 三端器件：栅极G、集电极C和发射极E O 有源区 正向阻断区 饱 和 区 反向阻断区 I C U GE(th) U GE O I C U RM U FM U CE U GE(th) U GE 增加 1.4.4 绝缘栅双极晶体管 转移特性 输出特性分为三个区 (2)??IGBT的动态特性 t t t 10% 90% 10% 90% U CE I C 0 O 0 U GE U GEM I CM U CEM t fv1 t fv2 t off t on t fi1 t fi2 t d(off) t f t d(on) t r U CE(on) U GEM U GEM I CM I CM IGBT的开关过程 2)IGBT的基本特性 (1)?IGBT的静态特性 3) IGBT的主要参数 —正常工作温度下允许的最大功耗 。 (3) 最大集电极功耗PCM —包括额定直流电流IC和1ms脉宽最大电流ICP (2)?最大集电极电流 —由内部PNP晶体管的击穿电压确定。 (1) 最大集射极间电压UCES 1.4.4 绝缘栅双极晶体管 开关速度高，开关损耗小。 安全工作区比GTR大，且具有耐脉冲电流冲击能力。 通态压降比VDMOSFET低。 输入阻抗高，输入特性与MOSFET类似。 与MOSFET和GTR相比，耐压和通流能力还可以进一步提高，同时保持开关频率高的特点 。 IGBT的特性和参数特点可以总结如下： IGBT与反并联的快速二极管封装在一起,制成模块,成为逆导器件 1.5 其他新型电力电子器件 1.5.1 MOS控制晶闸管MCT MCT（MOS Controlled Thyristor)—MOSFET与晶闸管的复合 承受极高di/dt和du/dt，快速的开关过程，开关损耗小。 高电压，大电流、高载流密度，低导通压降。 一个MCT器件由数以万计的MCT元组成。 每个元组成：一个PNPN管，一控制开通的MOSFET，一关断的MOSFET。 其关键技术无大突破，电压和电流未达预期数值，未投入实际应用。 SIT（Static Induction Transistor）——结型场效应晶体管 多子导电器件，频率与电力MOSFET相当，适用于高频大功率场合。 在雷达通信设备、超声波功率放大、脉冲功率放大和高频感应加热等领域获得应用。 缺点： 栅极不加信号时导通，加负偏压时关断，称为正常导通型器件，使用不太方便。 通态电阻较大，通态损耗也大，因而还未在大多数电力电子设备中得到广泛应用。 结合了二者的优点 1.5.3 静电感应晶闸管SITH和集成门极换流晶闸管IGCT SITH（Static Induction Thyristor）——场控晶闸管（Field Controlled Thyristor—FCT） SITH是双极型器件，具有电导调制效应，通态压降低、通流能力强。 其很多特性与GTO类似，但开关速度比GTO高，是大容量的快速器件。 ?SITH一般也是正常导通型，但也有正常关断型。此外，电流关断增益较小，因而其应用范围还有待拓展 20世纪90年代后期出现，结合了IGBT与GTO的优点，容量与GTO相当，开关速度快10倍。 可省去GTO复杂的缓冲电路，但驱动功率仍很大。 目前正在与IGBT等新型器件激烈竞争，试图最终取代GTO在大功率场合的位置。 IGCT（Integrated Gate-Commutated Thyristor）