【正文】 IGCT 以用于電力系統(tǒng)連鎖電力網(wǎng)安裝（ 100 兆伏安）和中等功率（最大 5 兆瓦）工業(yè)驅(qū)動(dòng)。 IGCT 更快速的通斷時(shí)間使它不用加緩沖器并具有比 GTO更高的開關(guān)頻率。 IGCT 內(nèi)有一對(duì)單片集成的反并聯(lián)二極管。這樣一個(gè)持續(xù)時(shí)間非常短、 di/dt 非常大、能量又較小的們極電流脈沖可以由多個(gè)并聯(lián)的 MOSFET 來(lái)提供，并且驅(qū)動(dòng)電路中的漏感要特別低?；旧希?IGCT 是一個(gè)具有單位關(guān)斷電流增益的高壓、大功率、應(yīng)驅(qū)動(dòng)不對(duì)稱阻塞的 GTO。 MCT 的發(fā)展前景尚未可知。盡管電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜， MCT 的電流卻比電力 MOSFET、 BJT 和IGBT 的大，因此它需要有一個(gè)較小的死區(qū)。 MCT 有限定的上升速率，因此在MCT 變換器中必須加緩沖器電路。這將打破晶體管工作的正反饋環(huán)， MCT 關(guān)斷。在導(dǎo)通情況下，壓降為 1 伏左右（類似于晶閘管）。如果 MCT 的門極電壓相對(duì)于陽(yáng)極為負(fù)，在 P 型場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的 P 溝道受到感應(yīng)，使 NPN 晶體管正向偏置。它具有類似晶閘管的 PNP 結(jié)構(gòu)，在那里 PNP 和 NPN 兩個(gè)晶體管部件連接成正反饋方式。 MCT 具有微單元結(jié)構(gòu)，在那里同一個(gè)芯片上數(shù)千個(gè)微器件并聯(lián)起來(lái)，單元結(jié)構(gòu)有點(diǎn)復(fù)雜。還有， IGBT 的門極 — 集電極電容與門極 — 發(fā)射極之比更低，給出了改善的密勒反饋效應(yīng)。IGBT 比 BJT 或 MOSFET 有更高的電流密度。由寄生 NPN 晶體管引起的與晶閘管相似的阻塞作用通過有效地減少 P+層電阻系數(shù)和通過 MOSFET 將大部分電流轉(zhuǎn)移而得到預(yù)防。這個(gè) PNP 晶體管正向偏置的基極 — 發(fā)射極結(jié)使 IGBT 導(dǎo)通并引起 N區(qū)傳導(dǎo)性調(diào)制，這使得導(dǎo)通壓降大大低于 MOSFET 的導(dǎo)通 13 壓降。 IGBT 有 MOSFET 的高輸入阻抗和像 BJT 的導(dǎo)通特性。 IGBT 基本上是混合的 MOS門控通斷雙極型晶體管，它綜合了 MOSFET 和 BJT 的優(yōu)點(diǎn)。它們?cè)谥械裙β剩〝?shù)千瓦到數(shù)兆瓦）的電力電子設(shè)備上處處可見，被廣泛用于直流 /交流傳動(dòng)和電源系統(tǒng)。譬如開關(guān)式電源、無(wú)刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和固態(tài)直流繼電器。雖然在靜態(tài) MOS 場(chǎng) 效應(yīng)晶體管可由電壓源來(lái)控制，通常的做法是在動(dòng)態(tài)有電流源驅(qū)動(dòng)而后跟隨一個(gè)電壓源來(lái)減少開關(guān)延遲。 雖然對(duì)較高的電壓器件來(lái)說， MOS 場(chǎng)效應(yīng)晶體管處于導(dǎo)通時(shí)損耗較大，但他的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間非常小，因而開關(guān)損耗小。 MOS 場(chǎng)效應(yīng)晶體管有不對(duì)稱的電壓阻斷能力，其內(nèi)部集成一個(gè)通過所有的反相電流的二極管。 如果柵極電壓為正并且 超過它們的門限值， N 型溝道將被感應(yīng)，允許在漏極和源極之間流過由多數(shù)載流子（電子）組成的電流。大容量 GTO 的出現(xiàn)取代了強(qiáng)迫換流、電壓回饋的可控硅換流器。 但是，脈沖化的門極電流和與其相關(guān)的能量非常小，用低壓電力 MOS 場(chǎng)效應(yīng)晶體管提供非常容易。 GTO 的阻斷電流增益定義為陽(yáng)極電流與阻斷所需的負(fù)門極電流之比，典型值為 4 或 5，非常低。 GTO 的關(guān)斷能力來(lái)自由門極轉(zhuǎn)移 PNP 集電極的電流，因此消除 PNP/NPN的正反饋效應(yīng)。 門極可關(guān)斷晶閘管 門極可關(guān)斷晶閘管，顧名思義，是一種晶閘管類型的器件。雙向可控硅電路必須有精心設(shè)計(jì)的 RC 緩沖器。由于少數(shù)載流子效應(yīng)，雙向可控硅的門極電流敏感性較差，關(guān)斷時(shí)間較長(zhǎng)。 雙向可控硅 雙向可控硅有復(fù)雜的復(fù)結(jié)結(jié)構(gòu)，但從功能上講，它是同一芯片上一對(duì)反并聯(lián)的相控晶閘管。相對(duì)反向電壓而言，晶閘管末端的 PN 結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。在晶閘管的門 極出現(xiàn)一個(gè)最小電流，即阻塞電流，晶閘管將成功導(dǎo)通。 11 在們電流 IG=0 時(shí)，如果將正向電壓施加到晶閘管上，由于中間結(jié)的阻斷會(huì)產(chǎn)生漏電流；如果電壓超過臨界極限（轉(zhuǎn)折電壓），晶閘管進(jìn)入到通狀態(tài)。當(dāng)陽(yáng)極為正時(shí)，晶閘管可由一個(gè)短暫的正門極電流脈沖觸發(fā)導(dǎo)通；但晶閘管一旦導(dǎo)通，門極即失去控制晶閘管關(guān)斷的能力。 基本上，晶閘管是一個(gè)三結(jié) PNP 器件，器件內(nèi) PNP 和 NPN 兩個(gè)三極管按正反饋方式連接。晶閘管可分成標(biāo)準(zhǔn)或慢速相控型，快速開關(guān)型，電壓回饋逆變器型。術(shù)語(yǔ)“晶閘管”來(lái)自與其相應(yīng)的充氣管等效應(yīng)裝置，閘流管。 電力二極管分類如下： 標(biāo)準(zhǔn)或慢速恢復(fù)二極管 快速恢復(fù)二極管 肖特基二極管 晶閘管 晶閘管或可控硅一直是工業(yè)上用于大功率和控制的傳統(tǒng)設(shè)備。在反向偏置條件下，由于少數(shù)載流子的存在，又很小的泄露電流流過，泄漏電流隨電壓逐漸增加。典型的正向?qū)▔航禐? 伏。典型的功率二極管具有 PN 結(jié)構(gòu)，即它幾乎是純半導(dǎo)體層（本征層），位于 PN 結(jié)的中部以阻斷反向電壓。 現(xiàn)今的功率半導(dǎo)體器件幾乎都是用硅材料制造，可分類如下： * 二極管 * 晶閘管或可控硅 * 雙向可控硅 * 門極可關(guān)斷晶閘管 * 雙集結(jié)型晶體管 * 電力金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 * 靜電感應(yīng)晶體管 * 絕緣柵雙極性晶體管 * 金屬氧化物半導(dǎo)體控制的晶閘管 * 集成門極換向晶閘管 10 二極管 電力二極管提供不可控的整流電源，這些電源有很廣的應(yīng)用，如：電鍍、電極氧化、電池充電、焊接、交直流電源和變頻驅(qū)動(dòng)。他們以通 斷開關(guān)矩陣的方式被用于電力電子轉(zhuǎn)換器中。 網(wǎng)孔分析法指的是：假設(shè)有一個(gè)電流 — 即所謂的回路電流 — 流過電路中的每一個(gè)回路，求每一個(gè)回路電壓降的代數(shù)和，并令其為零。 分析電網(wǎng)絡(luò)的方法是網(wǎng)孔分析法或回路分析法。另一方面，電流源產(chǎn)生電流，電流的大小與電源連接的負(fù)載無(wú)關(guān)。其理想狀態(tài)為：電壓源兩端的電壓恒定，與從電壓源中流出的電流無(wú)關(guān)。 9 有源電氣元件涉及其他能量轉(zhuǎn)換為電能，例如電池中的電能來(lái)自其儲(chǔ)存的化學(xué)能，發(fā)電機(jī)的電能是旋轉(zhuǎn)電樞機(jī)械能轉(zhuǎn)換的結(jié)果。有定義可知，電流等于電荷隨時(shí)間的變化率，可表示為 i = dq/dt。因此可以以得到： dtdiLu? （ 11A2） 式中 di/dt=電流變化率，安培 /秒； L=感應(yīng)系數(shù)，亨利。在數(shù)學(xué)上表達(dá)為： iRu? （ 11A1） 式中 u=電壓，伏特； i=電流，安培； R=電阻，歐姆。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)由無(wú)源電路元件組成，所以必須首先這些元件的電特性。換句話說 ，如果存在一個(gè)或多個(gè)能源，那么組合的結(jié)果為有源網(wǎng)絡(luò)。 but once the device is conducting, the gate loses its control to turnoff the device. A thyristor can also turn on by excessive anode voltage, its rate of rise ( dtdv ), by a rise in junction temperature, or by light shining on the junctions. At gate current IG = 0, if forward voltage is applied on the device, there will be a leakage current due to blocking of the middle junction. If the voltage exceeds a critical limit (breakover voltage), the device switchs into conduction. With increasing magnitude of IG, the forward breakover voltage is reduced, and eventually at IG3, the device behaves like a diode with the entire forward bloking region removed. The device will turn on successfully if a minimum current, called a latching current, is mai ntained. During conduction, if the gate current is zero and the anode current is zero and the anode current falls below a critical limit, called the holding current, the device reverts to the forward blocking state. With reverse voltage, the end PN junctions of the device bee reversebiased. Modern thyristors are available with very large voltage (several kV) and current (several kA) ratings. Triacs A triac has a plex multiplejunction structure, but functionally, it is an intergration of a pair of phasecontrolled thyristors connected in inverseparallel on the same chip. A triac is more economical than a pair of thyristors in antiparallel and its control is simpler, but its integrated constuction has some disadvantages. The gate current sensitivity of a triac is poorer and the turnoff time is longer due to the minority carrier storage effect. For the same reason, the reapplied dtdv rating is lower, thus making it difficult to use with inductive load. A welldesigned RC snubber is essential for a triac circ