晶閘管(Thyristor)是晶體閘流管的簡(jiǎn)稱,又可稱做可控硅整流器,以前被簡(jiǎn)稱為可控硅;晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),它有三個(gè)極:陽極,陰極和門極;晶閘管工作條件為:加正向電壓且門極有觸發(fā)電流;其派生器件有:快速晶閘管,雙向晶閘管,逆導(dǎo)晶閘管,光控晶閘管等。
晶閘管簡(jiǎn)稱為SCR,IGBT的中文名稱為絕緣柵雙極型晶體管。
IGBT等效為由BJT(雙極型三極管)加MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)。
IGBT為全控型器件,SCR為半控型器件。
IGBT模塊已經(jīng)在很多運(yùn)用場(chǎng)合取代了SCR。
SCR是通過電流來控制,IGBT通過電壓來控制。
SCR需要電流脈沖驅(qū)動(dòng)開通,一旦開通,通過門極無法關(guān)斷。
SCR的開關(guān)時(shí)間較長(zhǎng),所以頻率不能太高,一般在3-5KHZ左右;IGBT的開關(guān)頻率較高。IGBT模塊可達(dá)30KHZ左右,IGBT單管開關(guān)頻率更高,達(dá)50KHZ以上。
晶閘管和IGBT有什么區(qū)別??
功率晶閘管(SCR)在過去相當(dāng)一段時(shí)間里,幾乎是能夠承受高電壓和大電流的唯一半導(dǎo)體器件。因此,針對(duì)SCR的不足,人們又研制開發(fā)出了門極關(guān)斷晶閘管(GTO)。用GTO晶閘管作為逆變器件取得了較為滿意的結(jié)果,但其關(guān)斷控制較易失敗,仍較復(fù)雜,工作頻率也不夠高。幾乎與此同時(shí),電力晶體管(GTR)迅速發(fā)展了起來。???
絕緣柵雙極晶體管IGBT是MOSFET和GTR相結(jié)合的產(chǎn)物。其主體部分與晶體管相同,也有集電極和發(fā)射極,但驅(qū)動(dòng)部分卻和場(chǎng)效應(yīng)晶體管相同,是絕緣柵結(jié)構(gòu)。IGBT的工作特點(diǎn)是,控制部分與場(chǎng)效應(yīng)晶體管相同,控制信號(hào)為電壓信號(hào)?UGE,輸人阻抗很高,柵極電流I?G≈0,故驅(qū)動(dòng)功率很小。而其主電路部分則與GTR相同,工作電流為集電極電流,工作頻率可達(dá)20kHz。由IGBT作為逆變器件的變頻器載波頻率一般都在10kHz以上,故電動(dòng)機(jī)的電流波形比較平滑,基本無電磁噪聲。???
雖然硅雙極型及場(chǎng)控型功率器件的研究已趨成熟,但是它們的性能仍待提高和改善,而1996年出現(xiàn)的集成門極換流晶閘管(IGCT)有迅速取代?GTO的趨勢(shì)。????
集成門極換流晶閘管(IGCT)是將門極驅(qū)動(dòng)電路與門極換流晶閘管GCT集成于一個(gè)整體形成的器件。門極換流晶閘管GCT是基于GTO結(jié)構(gòu)的一個(gè)新型電力半導(dǎo)體器件,它不僅與GTO有相同的高阻斷能力和低通態(tài)壓降,而且有與IGBT相同的開關(guān)性能,兼有GTO和IGBT之所長(zhǎng),是一種較理想的兆瓦級(jí)、中壓開關(guān)器件。IGCT芯片在不串不并的情況下,二電平逆變器容量0.5~3MVA,三電平逆變器1~6MVA;若反向二極管分離,不與IGCT集成在一起,二電平逆變器容量可擴(kuò)至4.?5MVA,三電平擴(kuò)至9MVA。目前IGCT已經(jīng)商品化,ABB公司制造的IGCT產(chǎn)品的最高性能參數(shù)為?4.5kV/4kA,最高研制水平為6kV/4kA[1]。1998?年,日本三菱公司也開發(fā)了直徑為88mm的6kV/4kA的GCT晶閘管。