電力電子器件的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)對策(已修改)
2025-07-04 00:16 本頁面
【正文】 電力電子器件的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)對策2005718摘要：敘述T電力電子器件的發(fā)展現(xiàn)狀、主要技術(shù)和應(yīng)用狀況，并討論了今后的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞電力電子器件，功率MOSFET，功率IC l引言 電力電子技術(shù)包括功率半導(dǎo)體器件與IC技術(shù)、功率變換技術(shù)及控制技術(shù)等幾個(gè)方面，其應(yīng)用已橙蓋了工業(yè)、民用、通信、交通等各個(gè)領(lǐng)域。分立功率器件能處理越來越高的電流和電壓。功率 lC中已將CMOS、高性能雙極和高壓功率輸出器件組合在同一個(gè)芯片上，并可實(shí)現(xiàn)多種自檢測和自保護(hù)功能。，它們可以很容易地與CMOS控制電路接口，并且提高了阻斷電壓和電流處理容量。在器件和IC設(shè)計(jì)方面，CAD技術(shù)和模擬技術(shù)已由實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱?。在工藝方面，介質(zhì)隔離技術(shù)的研究取得了較大的進(jìn)展，它的應(yīng)用范圍已從最初的通信擴(kuò)展到電機(jī)控制和汽車等領(lǐng)域。在器件結(jié)構(gòu)方面，使用RESURF技術(shù)和場限環(huán)來增大擊穿電壓，推進(jìn)了橫向集成器件的研究。 本文將敘述國外電力電子器件的基本狀況和發(fā)展i金徑，并以功率MOSFET、IGBT、MOS門極晶閘管和功率IC為重點(diǎn)，介紹這些新型器件的產(chǎn)品性能及應(yīng)用狀況，最后將對我國電力電子器件的發(fā)展提出幾點(diǎn)看法。 2電力電子器件的發(fā)展途徑和應(yīng)用前景 從復(fù)合型晶體管發(fā)明以來，以晶閘管和雙極晶體管為主干，發(fā)展了GTO、功率MOS FET、SIT、SITH、IGBT、MCT、功率集成電路等分枝，在各個(gè)領(lǐng)域中已得到廣泛的應(yīng)用。各種器件的允許功率和工作頻率如圖1所示。龐大的SCR和雙極晶體管市場，很大部分已被這些新的器件所取代。 圖1功率半導(dǎo)體器件的允許功率和工作碩率 十多年來，電力電子器件大致經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段，也即有三個(gè)主要的發(fā)展途徑:提高器件的電流、電壓容量是一個(gè)貫穿始終的目標(biāo)。從80年代初期開始，在低功耗、多功能方面也作了很多努力。從1988年開始，又提出了智能化的要求。下面將簡要介紹在這三個(gè)方面所取得的進(jìn)展。 功率器件的大容量化與其適用的頻率有很大關(guān)系，隨功率變換裝置的控制方式從PAM (脈幅調(diào)制)進(jìn)展到正弦波PWM(脈寬調(diào)制)方式，領(lǐng)率也提高到ZokHz以上。與此相應(yīng)，GTR(包括單個(gè)雙極晶體管、達(dá)林頓管和GTR模塊)代替了過去的SCR，可覆蓋耐壓1 500v、電流100OA以下的領(lǐng)域。但在此容量以上時(shí)，由于GTR中hr。降低和飽和壓降增大的問題更為突出，GTO和SCR就成了主流器件。目前，隨IGBT等MOS復(fù)合器件的大容量化，即使過去認(rèn)為是GTO領(lǐng)域的工業(yè)用電源和電車等也正在擴(kuò)展到IGBT的應(yīng)用范圍。 、多功能化 從低功耗方面考慮，雙極晶體管比起GTO來關(guān)斷增益高，反向偏置驅(qū)動(dòng)電路簡單，因此普及較早。進(jìn)而出現(xiàn)了正向驅(qū)動(dòng)電路也能簡單化的MOSFET。MOSFET有優(yōu)良的開關(guān)性能，在耐壓較低的情況下(如300V以下)導(dǎo)通電壓也低，但由于
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