可控硅可控硅簡稱SCR，是一種大功率電器元件，也稱晶閘管。它具有體積小、效率高、壽命長等優(yōu)點。在自動控制系統(tǒng)中，可作為大功率驅(qū)動器件，實現(xiàn)用小功率控件控制大功率設(shè)備。它在交直流電機調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)及隨動系統(tǒng)中得到了的應(yīng)用?？煽毓璺謫蜗蚩煽毓韬碗p向可控硅兩種。雙向可控硅也叫三端雙向可控硅，簡稱TRIAC。雙向可控硅在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于兩個單向可控硅反向連接，這種可控硅具有雙向?qū)üδ?。其通斷狀態(tài)由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖（或負(fù)脈沖）可使其正向（或反向）導(dǎo)通。這種裝置的優(yōu)點是控制電路簡單，沒有反向耐壓問題，因此特別適合做交流無觸點開關(guān)使用。IGBTIGBT絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大；MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。IGBT非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。當(dāng)集-射極電壓UCE＜0時，J3的PN結(jié)處于反偏，IGBT呈反向阻斷狀態(tài)。上海優(yōu)勢富士IGBT
同一代技術(shù)中通態(tài)損耗與開關(guān)損耗兩者相互矛盾,互為消長。IGBT模塊按封裝工藝來看主要可分為焊接式與壓接式兩類。高壓IGBT模塊一般以標(biāo)準(zhǔn)焊接式封裝為主，中低壓IGBT模塊則出現(xiàn)了很多新技術(shù)，如燒結(jié)取代焊接，壓力接觸取代引線鍵合的壓接式封裝工藝。隨著IGBT芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片的高工作結(jié)溫與功率密度不斷提高，IGBT模塊技術(shù)也要與之相適應(yīng)。未來IGBT模塊技術(shù)將圍繞芯片背面焊接固定與正面電極互連兩方面改進(jìn)。模塊技術(shù)發(fā)展趨勢：無焊接、無引線鍵合及無襯板/基板封裝技術(shù)；內(nèi)部集成溫度傳感器、電流傳感器及驅(qū)動電路等功能元件，不斷提高IGBT模塊的功率密度、集成度及智能度。IGBT的主要應(yīng)用領(lǐng)域作為新型功率半導(dǎo)體器件的主流器件，IGBT已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、4C(通信、計算機、消費電子、汽車電子)、航空航天、等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，以及軌道交通、新能源、智能電網(wǎng)、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。1）新能源汽車IGBT模塊在電動汽車中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，是電動汽車及充電樁等設(shè)備的技術(shù)部件。IGBT模塊占電動汽車成本將近10%，占充電樁成本約20%。IGBT主要應(yīng)用于電動汽車領(lǐng)域中以下幾個方面：A）電動控制系統(tǒng)大功率直流/交流(DC/AC)逆變后驅(qū)動汽車電機。上海優(yōu)勢富士IGBT充電樁 智能充電樁中IGBT模塊被作為開關(guān)元件使用。
一、IGBT是什么IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大;MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域。通俗來講:IGBT是一種大功率的電力電子器件，是一個非通即斷的開關(guān)，IGBT沒有放大電壓的功能，導(dǎo)通時可以看做導(dǎo)線，斷開時當(dāng)做開路。三大特點就是高壓、大電流、高速。二、IGBT模塊IGBT是InsulatedGateBipolarTransistor（絕緣柵雙極型晶體管）的縮寫，IGBT是由MOSFET和雙極型晶體管復(fù)合而成的一種器件，其輸入極為MOSFET，輸出極為PNP晶體管，它融和了這兩種器件的優(yōu)點，既具有MOSFET器件驅(qū)動功率小和開關(guān)速度快的優(yōu)點，又具有雙極型器件飽和壓降低而容量大的優(yōu)點，其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十kHz頻率范圍內(nèi)。
很難裝入PEARSON探頭，更多的采用Rogowski-coil。需要注意的是Rogowski-coil的延時會比較大，而且當(dāng)電流變化率超過3600A/μs時，Rogowski-coil會有比較明顯的誤差。關(guān)于測試探頭和延時匹配也可同儀器廠家確認(rèn)。圖3-1IGBT關(guān)斷過程DUT：FF600R12ME4;CH2（綠色）-VGE，CH3（藍(lán)色）-ce，CH4（紅色）-Ic圖3-2IGBT開通過程首先固定電壓和溫度，在不同的電流下測試IGBT的開關(guān)損耗，可以得出損耗隨電流變化的曲線，并且對曲線進(jìn)行擬合，可以得到損耗的表達(dá)式。該系統(tǒng)的直流母線電壓小為540V，高為700V。而系統(tǒng)的IGBT的結(jié)溫的設(shè)計在125℃和150℃之間。分別在540V和700V母線電壓，及125℃和150℃結(jié)溫下重復(fù)上述測試，可以得到一系列曲線，如圖4所示。圖4：在不同的電流輸入條件下，以電壓和溫度為給定條件的IGBT的開關(guān)損耗曲線依據(jù)圖4給出的損耗測試曲線，可以依據(jù)線性等效的方法得到IGBT的開通損耗和關(guān)斷損耗在電流，電壓，結(jié)溫下的推導(dǎo)公式。同理也可以得到Diode在給定系統(tǒng)的電壓，電流，結(jié)溫設(shè)計范圍內(nèi)的反向恢復(fù)損耗的推導(dǎo)公式：圖5：在不同的電流輸入條件下。IGBT(絕緣柵雙極型晶體管），是由 BJT和 MOS組成的復(fù)合全控型-電壓驅(qū)動式-功率半導(dǎo)體器件。
大部分時間是作為MOSFET來運行的，只是在漏源電壓Uds下降過程后期，PNP晶體管由放大區(qū)至飽和，又增加了一段延遲時間。td(on)為開通延遲時間，tri為電流上升時間。實際應(yīng)用中常給出的漏極電流開通時間ton即為td(on)tri之和，漏源電壓的下降時間由tfe1和tfe2組成。IGBT的觸發(fā)和關(guān)斷要求給其柵極和基極之間加上正向電壓和負(fù)向電壓，柵極電壓可由不同的驅(qū)動電路產(chǎn)生。當(dāng)選擇這些驅(qū)動電路時，必須基于以下的參數(shù)來進(jìn)行：器件關(guān)斷偏置的要求、柵極電荷的要求、耐固性要求和電源的情況。因為IGBT柵極-發(fā)射極阻抗大，故可使用MOSFET驅(qū)動技術(shù)進(jìn)行觸發(fā)，不過由于IGBT的輸入電容較MOSFET為大，故IGBT的關(guān)斷偏壓應(yīng)該比許多MOSFET驅(qū)動電路提供的偏壓更高。IGBT在關(guān)斷過程中，漏極電流的波形變?yōu)閮啥巍Ｒ驗镸OSFET關(guān)斷后，PNP晶體管的存儲電荷難以迅速消除，造成漏極電流較長的尾部時間，td(off)為關(guān)斷延遲時間，trv為電壓Uds(f)的上升時間。實際應(yīng)用中常常給出的漏極電流的下降時間Tf由圖中的t(f1)和t(f2)兩段組成，而漏極電流的關(guān)斷時間t(off)=td(off)+trv十t(f)式中：td(off)與trv之和又稱為存儲時間。IGBT的開關(guān)速度低于MOSFET，但明顯高于GTR。 從輸電端來看，特高壓直流輸電中FACTS柔性輸電技術(shù)需要大量使用IGBT等功率器件。上海優(yōu)勢富士IGBT
從變電端來看，IGBT是電力電子變壓器（PET）的關(guān)鍵器件。上海優(yōu)勢富士IGBT
IGBT與MOSFET的開關(guān)速度比較因功率MOSFET具有開關(guān)速度快，峰值電流大，容易驅(qū)動，安全工作區(qū)寬，dV/dt耐量高等優(yōu)點，在小功率電子設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。但是由于導(dǎo)通特性受和額定電壓的影響很大，而且工作電壓較高時，MOSFET固有的反向二極管導(dǎo)致通態(tài)電阻增加，因此在大功率電子設(shè)備中的應(yīng)用受至限制。IGBT是少子器件，它不但具有非常好的導(dǎo)通特性，而且也具有功率MOSFET的許多特性，如容易驅(qū)動，安全工作區(qū)寬，峰值電流大，堅固耐用等，一般來講，IGBT的開關(guān)速度低于功率MOSET，但是IR公司新系列IGBT的開關(guān)特性非常接近功率MOSFET，而且導(dǎo)通特性也不受工作電壓的影響。由于IGBT內(nèi)部不存在反向二極管，用戶可以靈活選用外接恢復(fù)二極管，這個特性是優(yōu)點還是缺點，應(yīng)根據(jù)工作頻率，二極管的價格和電流容量等參數(shù)來衡量。IGBT的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，電路符號及等效電路如圖1所示?？梢钥闯觯?020-03-30開關(guān)電源設(shè)計：何時選擇BJT優(yōu)于MOSFET開關(guān)電源電氣可靠性設(shè)計1供電方式的選擇集中式供電系統(tǒng)各輸出之間的偏差以及由于傳輸距離的不同而造成的壓差降低了供電質(zhì)量，而且應(yīng)用單臺電源供電，當(dāng)電源發(fā)生故障時可能導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。分布式供電系統(tǒng)因供電單元靠近負(fù)載，改善了動態(tài)響應(yīng)特性。上海優(yōu)勢富士IGBT
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