1. MCT (MOS Control led Thyristor):MOS控制晶閘管
MCT的等效電路圖
MCT 是一種新型MOS 與雙極復(fù)合型器件。如上圖所示。MCT是將 MOSFET 的高阻抗、低驅(qū)動(dòng)圖 MCT 的功率、快開關(guān)速度的特性與晶閘管的高壓、大電流特型結(jié)合在一起,形成大功率、高壓、快速全控型器件。實(shí)質(zhì)上MCT 是一個(gè)MOS 門極控制的晶閘管。它可在門極上加一窄脈沖使其導(dǎo)通或關(guān)斷,它由無數(shù)單胞并聯(lián)而成。它與GTR,MOSFET, IGBT,GTO 等器件相比,有如下優(yōu)點(diǎn):
(1)電壓高、電流容量大,阻斷電壓已達(dá)3 000V,峰值電流達(dá)1 000 A,大可關(guān)斷電流密度為6 000kA/ m2;
�。�2)通態(tài)壓降小、損耗小,通態(tài)壓降約為11V;
(3)極高的dv/dt和di/dt耐量,dv/dt已達(dá) 20 kV/s ,di/dt為2 kA/s;
(4)開關(guān)速度快, 開關(guān)損耗小,開通時(shí)間約200ns,1 000 V 器件可在2 s 內(nèi)關(guān)斷;
2. IGCT( Intergrated Gate Commutated Thyristors)
IGCT 是在晶閘管技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合 IGBT 和GTO 等技術(shù)開發(fā)的新型器件,適用于高壓大容量變頻系統(tǒng)中,是一種用于巨型電力電子成套裝置中的新型電力半導(dǎo)體器件。
IGCT 是將GTO 芯片與反并聯(lián)二極管和門極驅(qū)動(dòng)電路集成在一起,再與其門極驅(qū)動(dòng)器在外圍以低電感方式連接,結(jié)合了晶體管的穩(wěn)定關(guān)斷能力和晶閘管低通態(tài)損耗的優(yōu)點(diǎn)。在導(dǎo)通階段發(fā)揮晶閘管的性能,關(guān)斷階段呈現(xiàn)晶體管的特性。IGCT 芯片在不串不并的情況下,二電平逆變器功率0.5~ 3 MW,三電平逆變器 1~ 6 MW;若反向二極管分離,不與IGCT 集成在一起,二電平逆變器功率可擴(kuò)至4 /5 MW,三電平擴(kuò)至 9 MW。
目前,IGCT 已經(jīng)商品化, ABB 公司制造的 IGCT 產(chǎn)品的高性能參數(shù)為4[1] 5 kV / 4 kA ,高研制水平為6 kV/ 4 kA。1998 年,日本三菱公司也開發(fā)了直徑為88 mm 的GCT 的晶閘管IGCT 損耗低、 開關(guān)快速等優(yōu)點(diǎn)保證了它能可靠、高效率地用于300 kW~ 10 MW 變流器,而不需要串聯(lián)和并聯(lián)。
3. IEGT( Injection Enhanced Gate Transistor) 電子注入增強(qiáng)柵晶體管
IEGT 是耐壓達(dá) 4 kV 以上的 IGBT 系列電力電子器件,通過采取增強(qiáng)注入的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了低通態(tài)電壓,使大容量電力電子器件取得了飛躍性的發(fā)展。IEGT 具有作為MOS 系列電力電子器件的潛在發(fā)展前景,具有低損耗、高速動(dòng)作、高耐壓、有源柵驅(qū)動(dòng)智能化等特點(diǎn),以及采用溝槽結(jié)構(gòu)和多芯片并聯(lián)而自均流的特性,使其在進(jìn)一步擴(kuò)大電流容量方面頗具潛力。另外,通過模塊封裝方式還可提供眾多派生產(chǎn)品,在大、中容量變換器應(yīng)用中被寄予厚望。日本東芝開發(fā)的 IECT 利用了電子注入增強(qiáng)效應(yīng),使之兼有 IGBT 和 GTO 兩者的優(yōu)點(diǎn): 低飽和壓降,安全工作區(qū)(吸收回路容量僅為 GTO 的十分之一左右) ,低柵極驅(qū)動(dòng)功率(比 GT O 低兩個(gè)數(shù)量級(jí))和較高的工作頻率。器件采用平板壓接式電機(jī)引出結(jié)構(gòu),可靠性高, 性能已經(jīng)達(dá)到4.5 kV/ 1 500A 的水平。
4. IPEM( Intergrated Power Elactronics Mod ules) :集成電力電子模塊
IPEM 是將電力電子裝置的諸多器件集成在一起的模塊。它首先是將半導(dǎo)體器件MOSFET, IGBT或MCT 與二極管的芯片封裝在一起組成一個(gè)積木單元,然后將這些積木單元迭裝到開孔的高電導(dǎo)率的絕緣陶瓷襯底上,在它的下面依次是銅基板、氧化鈹瓷片和散熱片。在積木單元的上部,則通過表面貼裝將控制電路、門極驅(qū)動(dòng)、電流和溫度傳感器以及保護(hù)電路集成在一個(gè)薄絕緣層上。IPEM 實(shí)現(xiàn)了電力電子技術(shù)的智能化和模塊化,大大降低了電路接線電感、系統(tǒng)噪聲和寄生振蕩,提高了系統(tǒng)效率及可靠性
5. PEBB(Power Electric Building Block) :
典型的PEBB
電力電子積木PEBB ( Pow er Elect ric Building Block ) 是在IPEM 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的可處理電能集成的器件或模塊。PEBB 并不是一種特定的半導(dǎo)體器件,它是依照優(yōu)的電路結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不同器件和技術(shù)的集成。典型的PEBB 上圖所示。雖然它看起來很像功率半導(dǎo)體模塊,但PEBB 除了包括功率半導(dǎo)體器件外,還包括門極驅(qū)動(dòng)電路、電平轉(zhuǎn)換、傳感器、保護(hù)電路、電源和無源器件。PEBB 有能量接口和通訊接口。 通過這兩種接口,幾個(gè)PEBB 可以組成電力電子系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以像小型的DC- DC 轉(zhuǎn)換器一樣簡單,也可以像大型的分布式電力系統(tǒng)那樣復(fù)雜。一個(gè)系統(tǒng)中, PEBB的數(shù)量可以從一個(gè)到任意多個(gè)。多個(gè) PEBB 模塊一起工作可以完成電壓轉(zhuǎn)換、能量的儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換、陰抗匹配等系統(tǒng)級(jí)功能,PEBB 重要的特點(diǎn)就是其通用性。