第一章 功率半导体器件 1 .1 概述 1 .1 .1 功率半导体器件的定义 图1-1为电力电子装置的示意图，输入电功率经功率变换器变换后输出至负载。功率变换器即为通常所说的电力电子电路（也称主电路），它由电力电子器件构成。目前，除了在大功率高频微波电路中仍使用真空管（电真空器件）外，其余的电力电子电路均由功率半导体器件组成。 图1-1 电力电子装置示意图 一个理想的功率半导体器件、应该具有好的静态和动态特性，在截止状态时能承受高电压且漏电流要小；在导通状态时，能流过大电流和很低的管压降；在开关转换时，具有短的开、关时间；通态损耗、断态损耗和开关损耗均要小。同时能承受高的 di/dt 和 du/dt 以及具有全控功能。 1 .1 .2 功率半导体器件的发展 功率半导体器件是电力电子技术的基础，也是电力电子技术发展的“龙头”。从1958年美国通用电气公司研制出世界上第一个工业用普通晶闸管开始，电能的变换和控制从旋转的变流机组和静止的离子变流器进入由功率半导体器件构成的变流器时代。功率半导体器件的发展经历了以下阶段： 大功率二极管产生于20世纪40年代，是功率半导体器件中结构最简单、使用最广泛的一种器件。目前已形成整流二极管（Rectifier Diode）、快恢复二极管（Fast Recovery Diode—FRD）和肖特基二极管（Schottky Barrier Diode—SBD）等3种主要类型。 晶闸管（Thyristor, or Silicon Controlled Rectifier—SCR）可以算作是第一代电力电子器件，它的出现使电力电子技术发生了根本性的变化。但它是一种无自关断能力的半控器件，应用中必须考虑关断方式问题，电路结构上必须设置关断（换流）电路，大大复杂了电路结构、增加了成本、限制了在频率较高的电力电子电路中的应用。此外晶闸管的开关频率也不高，难于实现变流装置的高频化。晶闸管的派生器件有逆导晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管等。 20世纪70年代出现了称之为第二代的自关断器件，如门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor—GTO ）， 大 功 率 双 极型 晶体 管 （ Bipolar Junction Transistor—BJT, or Giant Transistor—GTR ）， 功 率 场 效 应 管 （ Power Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor—Power MOSFET）等。 20世纪80年代出现了以绝缘栅极双极型晶体管（Insu lated-gate Bipolar Transistor—IGBT, or IGT）为代表的第三代复合导电机构的场控半导体...
