浙大 09 春学期《电力电子技术》课程 第二章功率半导体器件的驱动和保护 拓展资源本章拓展资源我们继续瞄准被业界广泛使用的 IGBT，从发展历史，趋势，以及驱动和保护等方面近年来,随着我国经济的持续快速发展,能源消耗日趋紧张,节约能源是我国的基本国策。据报道,全球的电能消耗 50%来自电动机。当前,在电动机驱动系统中,已经从强电控制进入弱电控制的节能时代。新型电力电子器件在该系统中扮演着重要的角色,它是机械自动化、控制智能化的关键部件,是节约电能的新型半导体器件。因此,大力发展新型电力电子器件的设计制造以及模块的开发和应用是节约电能的重要措施。IGBT ( Insulate Gate Bipolar Transistor)绝缘栅双极晶体管作为新型电力电子器件的代表,是整机系统提高性能指标和节能指标的首选产品。它集高频率、高电压、大电流等优点于一身,是国际上公认的电力电子技术第三次革命的最具代表性的产品。IGBT 主要用于逆变器、低噪音电源、UPS 不间断电源以及电动机变频调速等领域。IGBT 的用途非常广泛,小到变频空调、静音冰箱、洗衣机、电磁炉、微波炉等家用电器,大到电力机车牵引系统都离不开它。IGBT 在军事机载、舰载、雷达等随动系统中也有广泛的用途。目前,国内 IGBT 产品依赖进口。国外 IGBT 产品已大量生产,而国内 IGBT 还处于研制阶段。与国外相比, IGBT 的制造工艺技术至少落后十年, IGBT 的国产化形势相当紧迫。因此,开展 IGBT 的研发工作对我国国民经济和国防工业的发展具有十分重要的意义。国际、国内现状IGBT 是上世纪 80 年代初研制成功,并在其性能上,经过几年的不断提高和改进,已成熟地应用于高频( 20KHz以上)大功率领域。它将 MOSFET 的电压控制、控制功率小、易于并联、开关速度高的特点和双极晶体管的电流密度大、电流处理能力强、饱和压降低的特点集中于一身,表现出高耐压、大电流、高频率等优越的综合性能。图 1 和图 2 分别是槽栅 IGBT 结构和单晶片透明集电极 NPT - IGBT 结构,两种都是当今世界上流行的先进结构。IGBT 的技术特点目前,世界上最先进的 IGBT 结构及技术特点:① NPT - IGBT 和 Trench - IGBT; ② 亚微米线条精度 大规模 CMOS IC 工艺; ③ 薄单晶硅片技术; ④ 背 P+发射极技术; ⑤ 分层辐照技术。新结构高性能 IGBT1996 年西门子公司(现 Infineon 公司)率先推出 1200V 的 NPT(非穿通型) - IGBT 后,于 1999 年推出 600V /50...
