功率半導體(ti) 器件是指可在主電路中直接實現電能轉換或電路控製的電子器件,主要用於(yu) 電力變換,包括整流、逆變、直流斬波,以及交流電力控製、變頻或變相。不同於(yu) 其他類型半導體(ti) ,功率半導體(ti) 能夠耐受高電壓、大電流,通常工作在開關(guan) 狀態,是電能轉換與(yu) 電路控製的核心,對電能高效產(chan) 生、傳(chuan) 輸、轉換、存儲(chu) 和控製起著關(guan) 鍵作用。
功率半導體(ti) 器件根據載流子類型可以分為(wei) 雙極型功率半導體(ti) 和單極型功率半導體(ti) 器件。雙極型功率半導體(ti) 器件包括功率二極管、雙極結型晶體(ti) 管(BJT)、電力晶體(ti) 管(GTR)、晶閘管(Thyristor)、絕緣柵雙極型晶體(ti) 管(IGBT)等。單極型功率半導體(ti) 器件包括功率MOSFET、肖特基二極管等。它們(men) 的工作電壓和工作頻率也有所不同。
絕緣柵雙極型晶體(ti) 管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)是由BJT(雙極結型晶體(ti) 管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的複合全控型電壓驅動式功率半導體(ti) 器件。IGBT可以實現直流電和交流電之間的轉換或者改變電流的頻率,有逆變和變頻的作用。
從(cong) 控製類型上看,功率半導體(ti) 器件從(cong) 不可控器件發展為(wei) 半控型器件,又發展為(wei) 全控型器件。首先用於(yu) 電力領域的功率半導體(ti) 器件為(wei) 矽二極管,包括普通二極管、肖特基二極管等,均屬於(yu) 不可控器件;然後為(wei) 晶閘管,晶閘管能夠承受高反向擊穿電壓及大電流,其缺點在於(yu) 關(guan) 斷是被動的,需要依賴外部條件,屬於(yu) 半控型器件:20世紀60年代,實現了晶閘管的關(guan) 斷,即門極可關(guan) 斷晶閘管(Gate Turn Off Thyristor,GTO)。隨著MOSFET 技術的發展,20世紀70年代後期出現功率場效應晶體(ti) 管(PowerMOSFET)。至此,全控型器件迅速發展起來,開關(guan) 速度及開關(guan) 頻率普遍高於(yu) 晶閘管。
功率半導體(ti) 器件的主要特征包括:①主要功能是實現大功率電能的變換和控製;②最重要的參數是其所能處理的功率,或者說所能承受的電壓、電流範圍,通常遠大於(yu) 一般電子器件;③為(wei) 了盡可能地避免功耗,一直處於(yu) 開關(guan) 狀態,由專(zhuan) 門的驅動電路來控製其導通或關(guan) 斷:④自身功耗較大,需要安裝散熱器以提高器件或係統的散熱能力。