电力电子器件(Power Electronic Device)又称为功率半导体器件,主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件(通常指电流为数十至数千安,电压为数百伏以上)。

1.电力电子器件分类

按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度分类:

1、半控型器件,例如晶闸管

2、全控型器件,例如GTO(门极可关断晶闸管)、GTR(电力晶体管),Power MOSFET(电力场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极晶体管);

3、不可控器件,例如电力二极管

按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质分类:

1、电压驱动型器件,例如IGBT、Power MOSFET、SITH(静电感应晶闸管);

2、电流驱动型器件,例如晶闸管、GTO、GTR。

根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的有效信号波形分类:

1、脉冲触发型,例如晶闸管、GTO;

2、电子控制型,例如GTR、PowerMOSFET、IGBT。

按照电力电子器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分类:

1、双极型器件,例如电力二极管、晶闸管、GTO、GTR;

2、单极型器件,例如PowerMOSFET、SIT、肖特基势垒二极管;

3、复合型器件,例如MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT、SITH和IGCT。

电力电子器件分类

二、电力电子器件优缺点

1、晶闸管:承受电压和电流容量在所有器件中最高。

2、IGBT:开关速度高,开关损耗小,具有耐脉冲电流冲击的能力,通态压降较低,输入阻抗高,为电压驱动,驱动功率小;缺点:开关速度低于电力MOSFET,电压,电流容量不及GTO。

3、GTR:耐压高,电流大,开关特性好,通流能力强,饱和压降低;缺点:开关速度低,为电流驱动,所需驱动功率大,驱动电路复杂,存在二次击穿问题。

4、GTO:电压、电流容量大,适用于大功率场合,具有电导调制效应,其通流能力很强;缺点:电流关断增益很小,关断时门极负脉冲电流大,开关速度低,驱动功率大,驱动电路复杂,开关频率低。

5、电力MOSFET:开关速度快,输入阻抗高,热稳定性好,所需驱动功率小且驱动电路简单,工作频率高,不存在二次击穿问题;缺点:电流容量小,耐压低,一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。

电力电子器件优缺点

三、电力电子器件的应用

功率器件几乎用于所有的电子制造业,包括计算机领域的笔记本、PC、服务器、显示器以及各种外设;网络通信领域的手机、电话以及其它各种终端和局端设备;消费电子领域的传统黑白家电和各种数码产品;工业控制类中的工业PC、各类仪器仪表和各类控制设备等。

电力电子器件的应用