第2章 电力电子器件概述

第第2章章 电力电子器件电力电子器件2.12.1 电力电子器件概述电力电子器件概述电力电子器件概述电力电子器件概述2.22.2 不可控器件不可控器件不可控器件不可控器件二极管二极管二极管二极管2.32.3 半控型器件半控型器件半控型器件半控型器件晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管2.42.4 典型全控型器件典型全控型器件典型全控型器件典型全控型器件2.52.5 其他新型电力电子器件其他新型电力电子器件其他新型电力电子器件其他新型电力电子器件本章小结及作业本章小结及作业本章小结及作业本章小结及作业1电子技术的基础电子技术的基础 电子器件：晶体管和集成电路电子器件：晶体管和集成电路电力电子电路的基础电力电子电路的基础 电力电子器件电力电子器件本章主要内容：本章主要内容：概述电力电子器件的概述电力电子器件的概念概念、特点特点和和分类分类等问题等问题。介绍常用电力电子器件的介绍常用电力电子器件的工作原理工作原理、基本特性基本特性、主要参数主要参数以及选择和使用中应注意问题以及选择和使用中应注意问题。第第2章章 电力电子器件电力电子器件引言引言22.1.1 电力电子器件的概念和特征电力电子器件的概念和特征2.1.2 应用电力电子器件的系统组成应用电力电子器件的系统组成2.1.3 电力电子器件的分类电力电子器件的分类2.1.4 本章内容和学习要点本章内容和学习要点2.1 电力电子器件概述电力电子器件概述31 1）概念）概念:电力电子器件电力电子器件（Power Electronic DevicePower Electronic Device）可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。主电路（主电路（MainPowerCircuit）电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。路。2 2）分类）分类:电真空器件电真空器件 (汞弧整流器、闸流管汞弧整流器、闸流管)半导体器件半导体器件 (采用的主要材料硅）采用的主要材料硅）仍然仍然2.1.1 电力电子器件的概念和特征电力电子器件的概念和特征电力电子器件电力电子器件4能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件。能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件。电力电子器件一般都工作在开关状态。电力电子器件一般都工作在开关状态。电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。都要安装散热器。2.1.1 电力电子器件的概念和特征电力电子器件的概念和特征3）同处理信息的电子器件相比的一般特征：）同处理信息的电子器件相比的一般特征：5通态损耗通态损耗是器件功率损耗的主要成因。是器件功率损耗的主要成因。器件开关频率较高时，器件开关频率较高时，开关损耗开关损耗可能成为器件功率损可能成为器件功率损耗的主要因素耗的主要因素。主要损耗主要损耗通态损耗通态损耗断态损耗断态损耗开关损耗开关损耗关断损耗关断损耗开通损耗开通损耗2.1.1 电力电子器件的概念和特征电力电子器件的概念和特征 电力电子器件的损耗电力电子器件的损耗6电力电子系统电力电子系统：由控制电路控制电路、驱动电路驱动电路、保护电路保护电路和以电力电子器件为核心的主电路主电路组成。图1-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成控制电路检测电路驱动电路RL主电路V1V2保护电路在主电路和控制电路中附加一些电路，以保证电力电子器件和整个系统正常可靠运行2.1.2 应用电力电子器件系统组成应用电力电子器件系统组成电气隔离控制电路7l主电路主电路：在电气设备或电力系统中，直接承担电：在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制的电路。能的变换或控制的电路。l驱动电路驱动电路：对控制信号进行适当的放大。：对控制信号进行适当的放大。l控制电路控制电路：由信息电子电路组成，按照系统的工：由信息电子电路组成，按照系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断。路中电力电子器件的导通或关断。l检测电路检测电路：检测主电路中的信号，再根据这些信：检测主电路中的信号，再根据这些信号和系统的工作要求形成控制信号。号和系统的工作要求形成控制信号。l另外，强弱电系统之间通常需要电气隔离（光或另外，强弱电系统之间通常需要电气隔离（光或磁），不共地，消除相互干扰，提高可靠性。磁），不共地，消除相互干扰，提高可靠性。2.1.2应用电力电子器件系统组成应用电力电子器件系统组成8半控型器件（半控型器件（Thyristor）通过控制信号可以控制其导通而不能控通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。制其关断。(晶闸管）晶闸管）全控型器件全控型器件（IGBT,MOSFET)通过控制信号既可控制其导通又可控制其通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件关断，又称自关断器件。（。（IGBTIGBT）不可控器件不可控器件(PowerDiode)不能用控制信号来控制其不能用控制信号来控制其通断通断,因此也就因此也就不需要驱动电路。（不需要驱动电路。（电力二极管电力二极管）2.1.3 电力电子器件的分类电力电子器件的分类按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：9电流驱动型电流驱动型通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。关断的控制。电压驱动型电压驱动型仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。号就可实现导通或者关断的控制。2.1.3 电力电子器件的分类电力电子器件的分类按照驱动电路信号的性质，分为两类：按照驱动电路信号的性质，分为两类：10表表2-1各种类型的电力电子器件各种类型的电力电子器件类型代号名称不可控器件D整流二极管半控器件Th,SCR普通晶闸管，硅可控整流器全控器件电流控制器件BJT(曾用GTR)双极型晶体管曾用名：电力晶体管GTO门极关断晶闸管场控器件P-MOSFET电力场效应晶体管IGBT绝缘栅双极晶体管MCT场控晶闸管SIT静电感应晶体管SITH静电感应晶闸管功率集成电路PIC功率集成电路11本章内容本章内容:介绍各种器件的介绍各种器件的工作原理工作原理、基本特性基本特性、主要参数主要参数以及选以及选择和使用中应注意的一些问题。择和使用中应注意的一些问题。集中讲述电力电子器件的集中讲述电力电子器件的驱动驱动、保护和串保护和串、并联使用并联使用这这三个问题三个问题。学习要点学习要点:最重要的是掌握其最重要的是掌握其基本特性基本特性。掌握电力电子器件的型号掌握电力电子器件的型号命名法命名法，以及其，以及其参数和特性曲参数和特性曲线的使用方法线的使用方法。可能会主电路的其它电路元件有可能会主电路的其它电路元件有特殊的要求特殊的要求。2.1.4 本章学习内容与学习要点本章学习内容与学习要点122.2.1 PN PN结与电力二极管的工作原理结与电力二极管的工作原理2.2.2 电力二极管的基本特性电力二极管的基本特性2.2.3 电力二极管的主要参数电力二极管的主要参数2.2.4 电力二极管的主要类型电力二极管的主要类型2.2 不可控器件不可控器件电力二极管电力二极管13PowerDiode结结构构和和原原理理简简单单，工工作作可可靠靠，自自20世纪世纪50年代初期就获得应用。年代初期就获得应用。快快恢恢复复二二极极管管和和肖肖特特基基二二极极管管，分分别别在在中中、高高频频整整流流和和逆逆变变，以以及及低低压压高高频频整整流流的的场场合合，具具有有不不可替代的地位。可替代的地位。2.2 不可控器件不可控器件电力二极管电力二极管引言引言整流二极管及模块14基基本本结结构构和和工工作作原原理理与与信信息息电电子子电电路路中中的的二二极极管管一样。一样。由由一一个个面面积积较较大大的的PN结结和和两两端端引引线线以以及及封封装装组组成成的。的。从从外外形形上上看看，主主要要有有螺螺栓栓型型和和平平板型两种封装。板型两种封装。图2-2电力二极管的外形、结构和电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号2.2.1PN结与电力二极管的工作原理结与电力二极管的工作原理AKAKa)IKAPNJb)c)AK1516 状状态参数态参数正向导通正向导通反向截止反向截止反向击穿反向击穿电流电流正向大正向大几乎为零几乎为零反向大反向大电压电压维持维持1V反向大反向大反向大反向大阻态阻态低阻态低阻态高阻态高阻态2.2.1PN结与电力二极管的工作原理结与电力二极管的工作原理PN结的状态二极管的基本原理就在于二极管的基本原理就在于PN结的单向导电结的单向导电性这一主要特征。性这一主要特征。17电力二极管与信息电子电路二极管的区别：电力二极管与信息电子电路二极管的区别：（1）电力二极管垂直导电结构。使得硅片中通）电力二极管垂直导电结构。使得硅片中通过电流的有效面积增大，可以显著过电流的有效面积增大，可以显著提高二极管提高二极管的通流能力。的通流能力。（2）低掺杂）低掺杂N区可以区可以承受很高的电压承受很高的电压而不致被而不致被击穿。击穿。2.2.1PN结与电力二极管的工作原理结与电力二极管的工作原理18反向击穿：反向击穿：PN结具有一定的反向耐压能力，但当施加的结具有一定的反向耐压能力，但当施加的反向电压过大时，反向电流将会急剧增大，破坏反向电压过大时，反向电流将会急剧增大，破坏PN结为截止的工作状态。结为截止的工作状态。PN结的反向击穿（两种形式结的反向击穿（两种形式)雪崩击穿雪崩击穿齐纳击穿齐纳击穿均可能导致热击穿均可能导致热击穿19PN结结的的电电荷荷量量随随外外加加电电压压而而变变化化，呈呈现现电电容容效效应应，称为称为结电容结电容CJ，又称为又称为微分电容微分电容。结结电电容容按按其其产产生生机机制制和和作作用用的的差差别别分分为为势势垒垒电电容容CB和和扩散电容扩散电容CD。电容影响电容影响PN结的工作频率，尤其是高速的开关状态结的工作频率，尤其是高速的开关状态。2.2.1PN结与电力二极管的工作原理结与电力二极管的工作原理PN结的电容效应：结的电容效应：20主要指其主要指其伏安特性伏安特性门门槛槛电电压压UTO，正正向向电电流流IF开开始明显增加所对应的电压。始明显增加所对应的电压。与与IF对对应应的的电电力力二二极极管管两两端端的的电电压压即即为为其其正正向向电电压压降降UF。承承受受反反向向电电压压时时，只只有有微微小小而数值恒定的反向漏电流而数值恒定的反向漏电流。电力二极管的伏安特性2.2.2 电力二极管的基本特性电力二极管的基本特性1)静态特性静态特性IOIFUTOUFU212)动态特性动态特性 二极管的电压二极管的电压-电流特性随时间变化的电流特性随时间变化的 由由于于结结电电容容的的存存在在，电电力力二二极极管管在在零零偏偏置置（外外加加电电压压为为零零），正正向向偏偏置置和和反反向向偏偏置置这这三种状态之间转换的时候经历的过度过程。三种状态之间转换的时候经历的过度过程。n动态特性，专指反映通态和断态之间转换过动态特性，专指反映通态和断态之间转换过程的开关特性。程的开关特性。2.2.2 电力二极管的基本特性电力二极管的基本特性22正正向向压压降降先先出出现现一一个个过过冲冲UFP，经经过过一一段段时时间间才才趋趋于于接接近近稳稳态态压压降降的的某个值某个值正向恢复时间正向恢复时间tfr。电流上升率越大电流上升率越大，UFP越高越高。UFPuiiFuFtfrt02V图1-5(b)开通过程开通过程：开通过程：关断过程关断过程须须经经过过一一段段短短暂暂的的时时间间才才能能重重新新获获得反向阻断能力，进入截止状态。得反向阻断能力，进入截止状态。关关断断之之前前有有较较大大的的反反向向电电流流出出现现，并伴随有明显的反向电压过冲。并伴随有明显的反向电压过冲。IFUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdt图1-5(b)关断过程23额额定定电电流流在在指指定定的的管管壳壳温温度度和和散散热热条条件件下下，其其允许流过的最大允许流过的最大工频正弦半波电流工频正弦半波电流的的平均值。平均值。IF(AV)是是按按照照电电流流的的发发热热效效应应来来定定义义的的，使使用用时时应应按按有有效效值值相相等等的的原原则则来来选选取取电电流流定定额额，并并应应留留有有一一定定的裕量。的裕量。正弦半波的平均值与有效值之间的关系为正弦半波的平均值与有效值之间的关系为1:1.57电力二极管允许流过的最大电流有效值为电力二极管允许流过的最大电流有效值为1.57IF(AV)2.2.3 电力二极管的主要参数电力二极管的主要参数1)正向平均电流正向平均电流IF(AV)24在在指指定定温温度度下下，流流过过某某一一指指定定的的稳稳态态正正向向电电流流时时对对应的正向压降。应的正向压降。3）反向重复峰值电压反向重复峰值电压URRM对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。使用时，应当留有两倍的裕量。使用时，应当留有两倍的裕量。4）反向恢复时间反向恢复时间trrtrr=td+tf2.2.3 电力二极管的主要参数电力二极管的主要参数2）正向压降正向压降UF25结温是指管结温是指管芯芯PN结的平均温度，用结的平均温度，用TJ表示。表示。TJM是是指指在在PN结结不不致致损损坏坏的的前前提提下下所所能能承承受受的的最最高高平平均均温度。温度。TJM通常在通常在125175 C范围之内。范围之内。6)浪涌电流浪涌电流IFSM指指电电力力二二极极管管所所能能承承受受最最大大的的连连续续一一个个或或几几个个工工频频周周期期的过电流。的过电流。2.2.3 电力二极管的主要参数电力二极管的主要参数5）最高工作结温最高工作结温TJM261)普通二极管普通二极管（GeneralPurposeDiode）又称整流二极管又称整流二极管（RectifierDiode）多用于开关频率不高（多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路以下）的整流电路其反向恢复时间较长其反向恢复时间较长正向电流定额和反向电压定额可以达到很高正向电流定额和反向电压定额可以达到很高按按照照正正向向压压降降、反反向向耐耐压压、反反向向漏漏电电流流等等性性能能，特别是反向恢复特性的不同介绍。特别是反向恢复特性的不同介绍。2.2.4 电力二极管的主要类型电力二极管的主要类型27简称快速二极管简称快速二极管快恢复外延二极管快恢复外延二极管（FastRecoveryEpitaxialDiodesFRED），其，其trr更短（可低于更短（可低于50ns），），UF也很低（也很低（0.9V左右），但其左右），但其反向耐压多在反向耐压多在1200V以下。以下。从性能上可分为从性能上可分为快速恢复快速恢复和和超快速恢复超快速恢复两个等级。前者两个等级。前者trr为数百纳秒或更长，后者则在为数百纳秒或更长，后者则在100ns以下，甚至达到以下，甚至达到2030ns。2.2.4 电力二极管的主要类型电力二极管的主要类型2)快恢复二极管快恢复二极管 （FastRecoveryDiodeFRD）28肖特基二极管的肖特基二极管的弱点弱点反向耐压提高时正向压降会提高，多用于反向耐压提高时正向压降会提高，多用于200V以下。以下。反向稳态损耗不能忽略，必须严格地限制其工作温度。反向稳态损耗不能忽略，必须严格地限制其工作温度。肖特基二极管的肖特基二极管的优点优点反向恢复时间很短（反向恢复时间很短（1040ns）。）。正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲。正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲。反向耐压较低时其正向压降明显低于快恢复二极管。反向耐压较低时其正向压降明显低于快恢复二极管。效率高，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还小。效率高，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还小。2.2.4 电力二极管的主要类型电力二极管的主要类型3.肖特基二极管肖特基二极管(DATASHEET)以以金金属属和和半半导导体体接接触触形形成成的的势势垒垒为为基基础础的的二二极极管管称称为为肖特基势垒二极管（肖特基势垒二极管（SchottkyBarrierDiodeSBD）。292.3 半控器件半控器件晶闸管晶闸管2.3.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2.3.2 晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性2.3.3 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数2.3.4 晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件302.3 半控器件半控器件晶闸管晶闸管引言引言1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管。年美国贝尔实验室发明了晶闸管。1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。1958年商业化。年商业化。开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代。开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代。20世纪世纪80年代以来，开始被全控型器件取代。年代以来，开始被全控型器件取代。能能承承受受的的电电压压和和电电流流容容量量最最高高，工工作作可可靠靠，在在大大容容量量的的场合具有重要地位。场合具有重要地位。晶晶闸闸管管（Thyristor）：晶晶体体闸闸流流管管，可可控控硅硅整整流流器器（Silicon Controlled RectifierSCR）312.3.1晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理外形有外形有螺栓型螺栓型和和平板型平板型两种封装。两种封装。有三个联接端。有三个联接端。(阳极阳极A A，阴极，阴极K K，门极，门极G)G)螺螺栓栓型型封封装装，通通常常螺螺栓栓是是其其阳阳极极，能能与与散散热热器器紧紧密密联联接且安装方便。接且安装方便。平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。322.3.1晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理常用晶闸管的结构螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构33图1-7晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a)双晶体管模型b)工作原理342.3.1晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应阳极电压上升阳极电压上升率率du/dt过高过高结温较高结温较高光触发光触发光光触触发发可可以以保保证证控控制制电电路路与与主主电电路路之之间间的的良良好好绝绝缘缘而而应应用用于于高高压压电电力力设设备备中中，称称为为光光控控晶晶闸闸管管（LightTriggeredThyristorLTT）。只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段。只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段。其他几种可能导通的情况其他几种可能导通的情况：352.3.2晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性承承受受反反向向电电压压时时，不不论论门门极极是是否否有有触触发发电电流流，晶闸管都不会导通。晶闸管都不会导通。承承受受正正向向电电压压时时，仅仅在在门门极极有有触触发发电电流流的的情情况下晶闸管才能开通。况下晶闸管才能开通。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。要要使使晶晶闸闸管管关关断断，只只能能使使晶晶闸闸管管的的电电流流降降到到接近于零的某一数值以下接近于零的某一数值以下 。晶闸管正常工作时的特性总结如下：晶闸管正常工作时的特性总结如下：362.3.2晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性（1）正向特性正向特性 IG=0时，器件两端时，器件两端施加正向电压，只施加正向电压，只有很小的正向漏电有很小的正向漏电流，为正向阻断状流，为正向阻断状态。态。IH维持持电流流晶晶闸闸管管本本身身的的压压降降很小，在很小，在1V左右。左右。正向导通雪崩击穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM1 1）静态特性静态特性图1-8晶闸管的伏安特性IG2IG1IG372.3.2晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性反反向向特特性性类类似似二二极极管管的的反反向向特性。特性。反反向向阻阻断断状状态态时时，只只有有极极小小的反相漏电流流过。的反相漏电流流过。当当反反向向电电压压达达到到反反向向击击穿穿电电压压后后，可可能能导导致致晶晶闸闸管管发发热热损坏。损坏。图1-8晶闸管的伏安特性IG2IG1IG正向导通雪崩击穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM（2）反向特性反向特性382.3.3晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数断态重复峰值电压断态重复峰值电压UDRM在在门门极极断断路路而而结结温温为为额额定定值值时时，允允许许重重复复加加在在器器件件上上的的正向峰值电压正向峰值电压。反向重复峰值电压反向重复峰值电压URRM在在门门极极断断路路而而结结温温为为额额定定值值时时，允允许许重重复复加加在在器器件件上上的的反向峰值电压。反向峰值电压。通态（峰值）电压通态（峰值）电压UT晶晶闸闸管管通通以以某某一一规规定定倍倍数数的的额额定定通通态态平平均均电电流流时时的的瞬瞬态峰值电压态峰值电压。1）电压定额电压定额39通通常常取取晶晶闸闸管管的的UDRM和和URRM中中较较小小的的标标值值作作为该器件的为该器件的额定电压额定电压。选选用用时时，一一般般取取额额定定电电压压为为正正常常工工作作时时晶晶闸闸管管所承受峰值电压所承受峰值电压23倍。倍。使用注意：使用注意：40通态平均电流通态平均电流 IT(AV）在环境温度在环境温度为为40 C和规定的冷却状态下，稳定结温和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的最大工频正弦半波电流的平均值平均值。标称其额定电流的参数。标称其额定电流的参数。使用时应按使用时应按有效值相等的原则有效值相等的原则来选取晶闸管。来选取晶闸管。维持电流维持电流 IH使晶闸管维持导通所必需的最小电流。使晶闸管维持导通所必需的最小电流。擎住电流擎住电流 IL晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维能维持导通所需的最小电流。持导通所需的最小电流。对同一晶闸管来说对同一晶闸管来说，通常通常IL约为约为IH的的24倍倍。2 2）电流定额电流定额412.3.4晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件有有快速晶闸管快速晶闸管和和高频晶闸管高频晶闸管。开关时间以及开关时间以及du/dt和和di/dt耐量都有明显改善。耐量都有明显改善。普普通通晶晶闸闸管管关关断断时时间间数数百百微微秒秒，快快速速晶晶闸闸管管数数十十微微秒秒，高频晶闸管高频晶闸管10 s左右。左右。高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高。高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高。由于工作频率较高，不能忽略其开关损耗的发热效应。由于工作频率较高，不能忽略其开关损耗的发热效应。1 1）快速晶闸管快速晶闸管（FastSwitchingThyristorFST)422 2）双双向向晶晶闸闸管管（Triode AC SwitchTRIAC或或Bidirectionaltriodethyristor）图1-10 双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号b)伏安特性a)b)IOUIG=0GT1T2可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。有两个主电极T1和T2，一个门极G。在第和第III象限有对称的伏安特性。不用平均值而用有效值不用平均值而用有效值来表示其额定电流值来表示其额定电流值。432.3.4晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件3)逆逆 导导 晶晶 闸闸 管管（Reverse ConductingThyristorRCT）a)KGAb)UOIIG=0图1-11逆导晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号b)伏安特性将晶闸管反并联一将晶闸管反并联一个二极管制作在同个二极管制作在同一管芯上的功率集一管芯上的功率集成器件。成器件。具有正向压降小、具有正向压降小、关断时间短、高温关断时间短、高温特性好、额定结温特性好、额定结温高等优点。高等优点。442.3.4晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件4)光光控控晶晶闸闸管管（LightTriggeredThyristorLTT）AGKa)AK光强度强弱b)OUIA图1-12光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号b)伏安特性又称光触发晶闸管，又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光是利用一定波长的光照信号触发导通的晶照信号触发导通的晶闸管。闸管。光触发保证了主电路光触发保证了主电路与控制电路之间的绝与控制电路之间的绝缘，且可避免电磁干缘，且可避免电磁干扰的影响。扰的影响。因此目前在高压大功因此目前在高压大功率的场合。率的场合。45n1.使晶闸管导通的条件是什么？使晶闸管导通的条件是什么？n2.维持晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？n3怎样才能使晶闸管由导通变为关断？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？思考题：46晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流使晶闸管的电流大于能保持晶使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持闸管导通的最小电流，即维持电流电流。要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。导通的晶闸管关断。n1.使晶闸管导通的条件是什么？使晶闸管导通的条件是什么？2.维持晶闸管导通的条件是什么？维持晶闸管导通的条件是什么？3怎样才能使晶闸管由导通变为关断？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？472.4典型全控型器件典型全控型器件2.4.1 门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管2.4.2 电力晶体管电力晶体管2.4.3 电力场效应晶体管电力场效应晶体管2.4.4 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管482.4典型全控型器件典型全控型器件引言引言门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管在晶闸管问世后不久出现。在晶闸管问世后不久出现。20世世纪纪80年年代代以以来来，电电力力电电子子技技术术进进入入了了一一个个崭崭新时代。新时代。典典型型代代表表门门极极可可关关断断晶晶闸闸管管、电电力力晶晶体体管管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管。电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管。492.4典型全控型器件典型全控型器件引言引言常用的常用的典型全控型器件典型全控型器件电力MOSFETIGBT单管及模块502.4.1门极可关断晶闸门极可关断晶闸管管晶闸管的一种派生器件。晶闸管的一种派生器件。可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断。可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断。GTO的的电电压压、电电流流容容量量较较大大，与与普普通通晶晶闸闸管管接接近近，因因而而在在兆兆瓦瓦级级以以上上的的大大功功率率场场合合仍仍有有较较多多的应用。的应用。门门极极可可关关断断晶晶闸闸管管（Gate-Turn-Off ThyristorGTO）51与与普普通通晶晶闸闸管管的的相相同同点点：PNPN四四层层半半导导体结构，外部引出阳极、阴极和门极。体结构，外部引出阳极、阴极和门极。和和普普通通晶晶闸闸管管的的不不同同点点：GTO是是一一种种多多元元的功率集成器件。的功率集成器件。1）GTO的结构和工作原理的结构和工作原理52工作原理工作原理：与与普普通通晶晶闸闸管管一一样样，可可以以用用图图所所示示的的双双晶晶体体管管模模型型来来分析分析。53由由P1N1P2和和N1P2N2构成的两个晶体管构成的两个晶体管V1、V2分别具有共基极电流增益分别具有共基极电流增益 1 1和和 2 2。1 1+2 2=1 =1 器件临界导通的条件。器件临界导通的条件。1 1+2 21 1 两个晶体管过饱和导通两个晶体管过饱和导通 1 1+2 21 1 不能维持饱和而关断不能维持饱和而关断GTO能能够够通通过过门门极极关关断断的的原原因因是是其其与与普普通通晶晶闸管有如下区别：闸管有如下区别：54设计设计 2较大，使晶体管较大，使晶体管V2控控制灵敏，易于制灵敏，易于GTO。导通时导通时 1+2更接近更接近1，导通时接近临界饱和，有，导通时接近临界饱和，有利门极控制关断，但导通时管压降增大。利门极控制关断，但导通时管压降增大。多元集成结构，使得多元集成结构，使得P2基区横向电阻很小，能从门基区横向电阻很小，能从门极抽出较大电流。极抽出较大电流。552.4.1门极可关断晶闸门极可关断晶闸管管由上述分析我们可以得到以下由上述分析我们可以得到以下结论结论：GTO导通过程与普通晶闸管一样，只是导通时导通过程与普通晶闸管一样，只是导通时饱和程度较浅。饱和程度较浅。GTO关断过程中有强烈正反馈使器件退出饱和关断过程中有强烈正反馈使器件退出饱和而关断。（而关断。（门极加负脉冲门极加负脉冲）多元集成结构还使多元集成结构还使GTO比普通晶闸管开通过比普通晶闸管开通过程快，承受程快，承受di/dt能力强能力强。56开通过程开通过程：与普通晶闸管相同，：与普通晶闸管相同，需经过延迟时间和上升时间。需经过延迟时间和上升时间。关断过程关断过程：与普通晶闸管有所不同：与普通晶闸管有所不同储存时间储存时间ts，使等效晶体管退出饱和。使等效晶体管退出饱和。下降时间下降时间tf，阳极电流逐渐减小时间阳极电流逐渐减小时间尾部时间尾部时间tt残存载流子复合。残存载流子复合。通常通常tf比比ts小得小得多，而多，而tt比比ts要长。要长。门极负脉冲电流幅值门极负脉冲电流幅值越大，越大，ts越短。越短。2)GTO的动态特性的动态特性57Ot0tiGiAIA90%IA10%IAtttftstdtrt0t1t2t3t4t5t6583)GTO的主要参数的主要参数延迟时间与上升时间之和。延迟时间延迟时间与上升时间之和。延迟时间一般约一般约12 s，上升时间则随通态阳极电上升时间则随通态阳极电流的增大而增大。流的增大而增大。一般指储存时间和下降时间之和，不包括一般指储存时间和下降时间之和，不包括尾部时间。下降时间一般小于尾部时间。下降时间一般小于2 s。（2）关断时间关断时间toff（1）开通时间开通时间ton不少不少GTO都制造成逆导型都制造成逆导型，类似于逆导晶闸管类似于逆导晶闸管，需承需承受反压时受反压时，应和电力二极管串联应和电力二极管串联。592.4.1门极可关断门极可关断晶闸管晶闸管（3）最大可关断阳极电流最大可关断阳极电流IATO（4）电流关断增益电流关断增益 off off一般很小，只有一般很小，只有5左右，左右，这是这是GTO的一个主要缺的一个主要缺点。点。1000A的的GTO关断时门极负脉冲电流峰值要关断时门极负脉冲电流峰值要200A。GTO额定电流。额定电流。最大可关断阳极电流与门极负脉最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最大值冲电流最大值IGM之比称为电流关断增益。之比称为电流关断增益。（1-8）602.4.2电力晶体管电力晶体管1）GTR的结构和工作原理的结构和工作原理61与普通的双极结型晶体管基本原理是一样的。与普通的双极结型晶体管基本原理是一样的。主要特性是耐压高、电流大、开关特性好。主要特性是耐压高、电流大、开关特性好。通常采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构。通常采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构。有效增大电流增益有效增大电流增益采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成。62在应用中在应用中，GTR一般采用共发射极接法。一般采用共发射极接法。集电极电流集电极电流ic与基极电流与基极电流ib之比为之比为（1-9）GTR的的电流放大系数电流放大系数，反映了基极电流，反映了基极电流对集电极电流的控制能力对集电极电流的控制能力。当当考考虑虑到到集集电电极极和和发发射射极极间间的的漏漏电电流流Iceo时时，ic和和ib的的关系为关系为ic=ib+Iceo单单管管GTR的的 值值比比小小功功率率的的晶晶体体管管小小得得多多，通通常为常为10左右，采用达林顿接法可有效增大电流增益左右，采用达林顿接法可有效增大电流增益。63(1)静态特性静态特性共发射极接法时的典型输出特性：截截止止区区、放放大区大区和饱和区饱和区。在在电电力力电电子子电电路路中中GTR工作在开关状态。工作在开关状态。在在开开关关过过程程中中，即即在在截截止止区区和和饱饱和和区区之之间间过过渡渡时，要经过放大区。时，要经过放大区。截止区放大区饱和区OIcib3ib2ib1ib1ib2BUcexBUcesBUcerBuceo。实际使用时，最高工作电压要实际使用时，最高工作电压要比比BUceo低得低得多多。3）GTR的主要参数的主要参数66通常规定通常规定为为hFE下降到规定值的下降到规定值的1/21/3时所对应时所对应的的Ic。实际使用时要留有裕量，只能用到实际使用时要留有裕量，只能用到IcM的一半或稍多一点的一半或稍多一点。3)集电极最大耗散功率集电极最大耗散功率PcM最高工作温度下允许的耗散功率。最高工作温度下允许的耗散功率。产产品品说说明明书书中中给给PcM时时同同时时给给出出壳壳温温TC，间间接接表表示示了了最最高高工作温度工作温度。2)集电极最大允许电流集电极最大允许电流IcM67一次击穿一次击穿：集电极电压升高至击穿电压时，集电极电压升高至击穿电压时，Ic迅速增大。迅速增大。只要只要Ic不超过限度不超过限度，GTR一般不会损坏，工作特性也不变。一般不会损坏，工作特性也不变。二次击穿二次击穿：一次击穿发生：一次击穿发生时，时，Ic突然急剧上升，电压陡然下降。突然急剧上升，电压陡然下降。常常立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变常常立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变。安全工作区安全工作区最最高高电电压压UceM、集集电电极极最最大大电电流流IcM、最最大大耗耗散散功功率率PcM、二次击穿临界线限定。二次击穿临界线限定。SOAOIcIcMPSBPcMUceUceM4)GTR的二次击穿现象与安全工作区的二次击穿现象与安全工作区682.4.3电力场效应晶体管电力场效应晶体管分为分为结型和绝缘栅型结型和绝缘栅型通通常常主主要要指指绝绝缘缘栅栅型型中中的的MOS型型（MetalOxideSemiconductorFET）简称电力简称电力MOSFET（PowerMOSFET）结结型型电电力力场场效效应应晶晶体体管管一一般般称称作作静静电电感感应应晶晶体体 管管（Static Induction TransistorSIT）电力场效应晶体管电力场效应晶体管69特点特点用栅极电压来控制漏极电流用栅极电压来控制漏极电流驱动电路简单，需要的驱动功率小。驱动电路简单，需要的驱动功率小。开关速度快，工作频率高。开关速度快，工作频率高。热稳定性优于热稳定性优于GTR。电电流流容容量量小小，耐耐压压低低，一一般般只只适适用用于于功功率不超过率不超过10kW的电力电子装置的电力电子装置。70电力电力MOSFET的种类的种类按导电沟道可分为按导电沟道可分为P沟道沟道和和N沟道沟道。耗耗尽尽型型当当栅栅极极电电压压为为零零时时漏漏源源极极之之间间就就存存在导电沟道。在导电沟道。增增强强型型对对于于N（P）沟沟道道器器件件，栅栅极极电电压压大大于（小于）零时才存在导电沟道。于（小于）零时才存在导电沟道。电力电力MOSFET主要主要是是N沟道增强型沟道增强型。1）电力）电力MOSFET的结构和工作原理的结构和工作原理712.4.3电力场效应晶体管电力场效应晶体管电力电力MOSFET的结构的结构是单极型晶体管。是单极型晶体管。导电机理与小功率导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别。管相同，但结构上有较大区别。采用多元集成结构，不同的生产厂家采用了不同设计。采用多元集成结构，不同的生产厂家采用了不同设计。图1-19电力MOSFET的结构和电气图形符号72截止截止：漏源极间加正电源漏源极间加正电源，栅源极间电压为零栅源极间电压为零。P基基区区与与N漂漂移移区区之之间间形形成成的的PN结结J1反反偏偏，漏漏源源极极之之间无电流流过。间无电流流过。导电导电：在栅源极间加正电压在栅源极间加正电压UGS当当UGS大大于于UT时时，P型型半半导导体体反反型型成成N型型而而成成为为反反型型层层，该该反反型型层层形形成成N沟沟道道而而使使PN结结J1消消失失，漏漏极极和和源极导电源极导电。电力电力MOSFET的工作原理的工作原理73(1)静态特性静态特性漏极电流漏极电流ID和栅源间电压和栅源间电压UGS的关系称为的关系称为MOSFET的的转移特转移特性性。ID较大较大时，时，ID与与UGS的关系近似线性，曲线的斜率定义为的关系近似线性，曲线的斜率定义为跨导跨导Gfs。2）电力）电力MOSFET的基本特性的基本特性74010203050402468a)10203050400b)1020305040饱和区非饱和区截止区ID/AUTUGS/VUDS/VUGS=UT=3VUGS=4VUGS=5VUGS=6VUGS=7VUGS=8VID/A图1-20电力MOSFET的转移特性和输出特性a)转移特性b)输出特性75截止区截止区（对应（对应于于GTR的截止区）的截止区）饱和区饱和区（对应（对应于于GTR的放大区）的放大区）非饱和区非饱和区（对应（对应GTR的饱和区）的饱和区）饱和：漏源电压增加时漏极电流不再增加。饱和：漏源电压增加时漏极电流不再增加。非饱和：非饱和：漏源电压增加时漏极电流相应增加。漏源电压增加时漏极电流相应增加。工作在开关状态，即在截止区和非饱和区之间来回转换。工作在开关状态，即在截止区和非饱和区之间来回转换。MOSFET的漏极伏安特性的漏极伏安特性：76开通过程开通过程开通延迟时间开通延迟时间td(on)上升时间上升时间tr开开通通时时间间ton开通延迟时间与上升时间之和关断过程关断过程关断延迟时间关断延迟时间td(off)下降时间下降时间tf关关断断时时间间toff关断延迟时间和下降时间之和a）b)RsRGRFRLiDuGSupiD信号+UEiDOOOuptttuGSuGSPuTtd(on)trtd(off)tf图1-21电力MOSFET的开关过程a)测试电路b)开关过程波形up脉冲信号源，Rs信号源内阻，RG栅极电阻，RL负载电阻，RF检测漏极电流(2)动态特性动态特性772.4.3电力场效应晶体管电力场效应晶体管MOSFET的开关速度的开关速度和和Cin充放电有很大关系。充放电有很大关系。可降低驱动电路内阻可降低驱动电路内阻Rs减小时间常数，加快开关速度。减小时间常数，加快开关速度。不存在少子储存效应，关断过程非常迅速。不存在少子储存效应，关断过程非常迅速。开开关关时时间间在在10100ns之之间间，工工作作频频率率可可达达100kHz以以上，是主要电力电子器件中最高的。上，是主要电力电子器件中最高的。场场控控器器件件，静静态态时时几几乎乎不不需需输输入入电电流流。但但在在开开关关过过程程中需对输入电容充放电，仍需一定的驱动功率。中需对输入电容充放电，仍需一定的驱动功率。开关频率越高，所需要的驱动功率越开关频率越高，所需要的驱动功率越大。大。MOSFET的开关速度的开关速度782.4.3电力场效应晶体管电力场效应晶体管3)电力电力MOSFET的主要参数的主要参数电力电力MOSFET电压定额电压定额(1)漏极电压漏极电压UDS(2)漏极直流电流漏极直流电流ID和漏极脉冲电流幅值和漏极脉冲电流幅值IDM电力电力MOSFET电流定额电流定额(3)栅源电压栅源电压UGS UGS 20V将导致绝缘层击穿将导致绝缘层击穿。除跨导除跨导Gfs、开启电压开启电压UT以及以及td(on)、tr、td(off)和和tf之外还有：之外还有：(4)极间电容极间电容极间电容极间电容CGS、CGD和和CDS792.4.4 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管两类器件取长补短结合而成的复合器件两类器件取长补短结合而成的复合器件Bi-MOS器件器件绝绝缘缘栅栅双双极极晶晶体体管管（GTR和和MOSFET复复合合，结结合合二二者者的的优点。优点。1986年投入市场，是中小功率电力电子设备的主导器件。年投入市场，是中小功率电力电子设备的主导器件。继续提高电压和电流容量，以期再取代继续提高电压和电流容量，以期再取代GTO的地位的地位。GTR和和GTO的的特特点点双双极极型型，电电流流驱驱动动，有有电电导导调调制制效效应应，通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。MOSFET的的优优点点单单极极型型，电电压压驱驱动动，开开关关速速度度快快，输输入入阻阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。802.4.4 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管1)IGBT的结构和工作原理的结构和工作原理三端器件：栅极三端器件：栅极G、集电极集电极C和发射极和发射极E图1-22IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号a)内部结构断面示意图b)简化等效电路c)电气图形符号812.4.4 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管驱驱动动原原理理与与电电力力MOSFET基基本本相相同同，场场控控器器件件，通通断断由由栅栅射射极极电压电压uGE决定。决定。导导通通：uGE大大于于开开启启电电压压UGE(th)时时，MOSFET内内形形成成沟沟道道，为晶体管提供基极电流为晶体管提供基极电流，IGBT导通。导通。通态压降通态压降：电导调制效应使电阻：电导调制效应使电阻RN减小，使通态压降减小。减小，使通态压降减小。关关断断：栅栅射射极极间间施施加加反反压压或或不不加加信信号号时时，MOSFET内内的的沟沟道道消失，晶体管的基极电流被切断消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。关断。IGBT的原理的原理82a)b)O有源区正向阻断区饱和区反向阻断区ICUGE(th)UGEOICURMUFMUCEUGE(th)UGE增加2)IGBT的基本特性的基本特性(1)IGBT的静态特性的静态特性图1-23IGBT的转移特性和输出特性a)转移特性b)输出特性转移特性转移特性IC与与UGE间的关系间的关系(开启电开启电压压UGE(th)输输出出特特性性，分分为为三三个个区区域域：正正向向阻阻断断区区、有源区和饱和区。有源区和饱和区。832.4.4 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管3)IGBT的主要参数的主要参数正常工作温度下允许的最大功耗正常工作温度下允许的最大功耗。(3)最大集电极功耗最大集电极功耗PCM包括额定直流电流包括额定直流电流IC和和1ms脉宽最大电流脉宽最大电流ICP。(2)最大集电极电流最大集电极电流由内部PNP晶体管的击穿电压确定。(1)最大集射极间电压最大集射极间电压UCES84IGBT的特性和参数特点可以总结如下：的特性和参数特点可以总结如下：开关速度高，开关损耗小。开关速度高，开关损耗小。相相同同电电压压和和电电流流定定额额时时，安安全全工工作作区区比比GTR大大，且且具有耐脉冲电流冲击能力。具有耐脉冲电流冲击能力。通态压降比通态压降比VDMOSFET低。低。输入阻抗高，输入特性与输入阻抗高，输入特性与MOSFET类似。类似。与与MOSFET和和GTR相比，耐压和通流能力还可以进一相比，耐压和通流能力还可以进一步提高，同时保持开关频率高的特点步提高，同时保持开关频率高的特点。852.4.4 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管擎住效应或自锁效应擎住效应或自锁效应：IGBT往往与反并联的快速二极管封装在一起，制成模块，成为逆导器件。最大集电极电流最大集电极电流、最大集射极间电压最大集射极间电压和和最大允许电压上升率最大允许电压上升率duCE/dt确定。确定。反向偏置安全工作区反向偏置安全工作区（RBSOA）最大集电极电流最大集电极电流、最大集射极间电压最大集射极间电压和和最大集电极功耗最大集电极功耗确定。确定。正偏安全工作区正偏安全工作区（FBSOA）NPN晶体管基极与发射极之间存在晶体管基极与发射极之间存在体区短路电阻体区短路电阻，P形体区的横向空穴电流会在该电阻上产生压降，相当形体区的横向空穴电流会在该电阻上产生压降，相当于对于对J3结施加正偏压，一旦结施加正偏压，一旦J3开通，栅极就会失去对集开通，栅极就会失去对集电极电流的控制作用，电流失控。电极电流的控制作用，电流失控。862.5其他新型电力电子器件其他新型电力电子器件2.5.1MOS控制晶闸管控制晶闸管MCT2.5.2静电感应晶体管静电感应晶体管SIT2.5.3静电感应晶闸管静电感应晶闸管SITH2.5.4集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管IGCT2.5.5功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路872.5.1MOS控制晶闸管控制晶闸管MCTMCT结合了二者的优点：结合了二者的优点：承受极承受极高高di/dt和和du/dt，快速的开关过程，开关损耗小。快速的开关过程，开关损耗小。高电压，大电流、高载流密度，低导通压降。高电压，大电流、高载流密度，低导通压降。一个一个MCT器件由数以万计器件由数以万计的的MCT元组成。元组成。每每个个元元的的组组成成为为：一一个个PNPN晶晶闸闸管管，一一个个控控制制该该晶晶闸闸管管开通开通的的MOSFET，和一个控制该晶闸管关和一个控制该晶闸管关断的断的MOSFET。其其关关键键技技术术问问题题没没有有大大的的突突破破，电电压压和和电电流流容容量量都都远远未未达达到预期的数值，未能投入实际应用到预期的数值，未能投入实际应用。MCT（MOSControlledThyristor）MOSFET与晶闸管的复合与晶闸管的复合)882.5.2静电感应晶体管静电感应晶体管SIT多多子子导导电电的的器器件件，工工作作频频率率与与电电力力MOSFET相相当当，甚甚至至更更高高，功率容量更大，因而适用于高频大功率场合。功率容量更大，因而适用于高频大功率场合。在在雷雷达达通通信信设设备备、超超声声波波功功率率放放大大、脉脉冲冲功功率率放放大大和和高高频频感感应加热等领域获得应用。应加热等领域获得应用。缺点缺点：栅栅极极不不加加信信号号时时导导通通，加加负负偏偏压压时时关关断断，称称为为正正常常导导通通型型器器件，使用不太方便。件，使用不太方便。通通态态电电阻阻较较大大，通通态态损损耗耗也也大大，因因而而还还未未在在大大多多数数电电力力电电子子设备中得到广泛应用设备中得到广泛应用。SIT（StaticInductionTransistor）结型场结型场效应晶体管效应晶体管892.5.3静电感应晶闸管静电感应晶闸管SITHSITH是是两两种种载载流流子子导导电电的的双双极极型型器器件件，具具有有电电导导调调制制效效应应，通通态压降低、通流能力强。态压降低、通流能力强。其其很很多多特特性性与与GTO类类似似，但但开开关关速速度度比比GTO高高得得多多，是是大大容容量量的快速器件。的快速器件。SITH一一般般也也是是正正常常导导通通型型，但但也也有有正正常常关关断断型型。此此外外，电电流流关关断增益较小，因而其应用范围还有待拓展断增益较小，因而其应用范围还有待拓展。SITH（StaticInductionThyristor）场控晶闸管（FieldControlledThyristorFCT）902.5.4集成门极换流晶闸集成门极换流晶闸管管IGCT20世世纪纪90年年代代后后期期出出现现，结结合合了了IGBT与与GTO的的优优点点，容容量量与与GTO相当，开关速度相当，开关速度快快10倍。倍。可省去可省去GTO复杂的缓冲电路，但驱动功率仍很大。复杂的缓冲电路，但驱动功率仍很大。目目前前正正在在