新型电力电子器件.docxVIP

新型电力电子器件概述 机电 082 裴文星 202100384208 一 MOS掌握晶闸管 MCT MCT（ MOSControlled Thyristor ）是将 MOSFET与晶闸管组合而成的复合型器件； MCT将 MOSFET的高输入阻抗、 低驱动功率、 快速的开关过程和晶闸管的高电压大电流、 |精. |品. |可. |编. |辑. |学. |习. |资. |料. * | * | * | * | |欢. |迎. |下. |载. 低导通压降的特点结合起来，也是 Bi-MOS 器件的一种；一个 MCT器件由数以万计的 MCT元组成，每个元的组成为：一个 PNPN晶闸管，一个掌握该晶闸管开通的 MOSFET，和一个掌握该晶闸管关断的 MOSFET； MCT具有高电压、 大电流、 高载流密度、 低通态压降的特点； 其通态压降只有 GTR 的 1/3 左右，硅片的单位面积连续电流密度在各种器件中是最高的；另外， MCT可承担极高的 di/dt 和 du/dt ，使得其爱护电路可以简化； MCT的开关速度超高 GTR,开关损耗也小； MCT曾一度被认为是一种最有进展前途的电力电子器件；因此， 20 世纪 80 岁月以来一度成为讨论的热点；但经过十多年的努力，其关键技术问题没有大的突破，电 压和电流容量都远未达到预期的数值，未能投入实际应用；而其竞争对手 IGBT 却进展飞速，所以，目前从事 MCT讨论的人不是很多； 二 静电感应晶体管 SIT 静电感应晶体管 SIT（ Static Induction Transistor ），是在一般结型场效应晶体管基础上发 展起来的单极型电压掌握器件，有源、栅、漏三个电极 ,它的源漏电流受栅极上的外加垂直 电场掌握；其结构可分为平面栅型、埋栅型和准平面型三大类； SIT 与一般的结型场效应晶体管的最大区分就是在沟道中有多子势垒存在， 该势垒阻碍着电子从源向漏的流淌， 势垒大小即受栅 -源间电压的掌握，也受源 -漏间电压的掌握； SIT 器件的工作原理就是通过转变栅极和漏极电压来转变沟道势垒高度， 从而掌握来自源区的多数载流子的数量， 通过静电方式掌握沟道内部电位分布，从而实现对沟道电流的掌握； SIT 的输出特性曲线出现与真空三极 管类似的非饱和特性，而不是像一般结型场效应晶体管那样呈饱和五极管特性； 1952 年日本的渡边、西泽等人提出模拟晶体管的模型， 1971 年 9 月日本西泽润一发表 SIT 的讨论结果；在 70 岁月中期，它作为音频功率放大器件在日本国内得到 了快速的进展，先后制出最高截止频率 10 兆赫、输出功率 1 千瓦和 30 兆赫、输出功 率达 2 千瓦的静电感应晶体管； 1974 年之后， 高频和微波功率静电感应晶体管有较大 进展；已显现 1 吉赫下输出功率 100 瓦的内匹协作成器件和 2 吉赫下输出 10 瓦左右的器件；静电感应型硅可控整流器已做到导通电流 30 安 ( 压降为 0.9 伏 ) ，开关时间 |精. |品. |可. |编. |辑. |学. |习. |资. |料. * | * | * | * | |欢. |迎. |下. |载.  静电感应晶体管 为 110 纳秒；另外，已研制出 MOS 型 SIT 和 SIT 低功耗、高速集成电路，其规律门 的功率 - 推迟积的理论值可达 1×10 -15 焦以下； SIT 具有非饱和型电流电压输出特性 , 它和三极电子管的输出特性相类似； 静电感应晶体管 SIT 是一种电压掌握器件；在零栅压或很小的负栅压时，沟道区已全部耗尽，呈夹断状态，靠近源极一侧的沟道中显现呈马鞍形分布的势垒，由源 极流向漏极的电流完全受此势垒的掌握；在漏极上加肯定的电压后，势垒下降，源漏 电流开头流淌； 漏压越高 , 越大 , 亦即 SIT 的源漏极之间是靠漏电压的静电感应保持其 静电感应晶体管 电连接的 , 因此称为静电感应晶体管； SIT 和一般场效应晶体管 (FET) 在结构上的主要区分是：① SIT 沟道区掺杂浓度低，为 1012 ～ 1015 厘米 -3,FET 就为 1015 ～ 1017 厘米 -3 ；② SIT 具有短沟道，在输出特性上，前者为非饱和型三极管特性，后者为饱和型五极管特性； 静电感应晶体管 SIT 主要有三种结构形式 : 埋栅结构、表面电极结构和介质掩盖栅结构；埋栅结构是典型结构（图 2），适用于低频大功率器件；表面电极结构适用 于高频和微波功率 SIT; 介质掩盖栅结构是中国研制胜利的， 这种结构既适用于低频大 功率器件， 也适用于高频和微波功率器件，其特点是工艺难度小、 成品率高、 成本低、 |精. |品. |可. |编. |辑. |学. |习. |资. |料. * | * | * | * |