电力电子器件的发展现状和技术对策VIP免费

电力电子器件的发展现状和技术对策2005-7-18摘要：叙述 T 电力电子器件的发展现状、主要技术和应用状况，并讨论了今后的发展方向 。关键词电力电子器件，功率 MOSFET，功率 IC l 引言 电力电子技术包括功率半导体器件与 IC 技术、功率变换技术及控制技术等几个方面，其中功率半导体器件和 IC 是电力电子技术的重要基础.近年来一直发展很快，其应用已橙盖了工业、民用、通信、交通等各个领域。分立功率器件能处理越来越高的电流和电压;功率 lC 中已将 CMOS、高性能双极和高压功率输出器件组合在同一个芯片上，并可实现多种自检测和自保护功能。此外.还研制了多种 MOS 控制功率器件，它们可以很容易地与 CMOS 控制电路接口，并且提高了阻断电压和电流处理容量。在器件和 IC 设计方面，CAD 技术和模拟技术已由实验室走向实用。在工艺方面，介质隔离技术的研究取得了较大的进展，它的应用范围已从最初的通信扩展到电机控制和汽车等领域。在器件结构方面，使用 RESURF 技术和场限环来增大击穿电压，推进了横向集成器件的研究。 本文将叙述国外电力电子器件的基本状况和发展 i 金径，并以功率 MOSFET、IGBT、MOS 门极晶闸管和功率 IC 为重点，介绍这些新型器件的产品性能及应用状况，最后将对我国电力电子器件的发展提出几点看法。 2 电力电子器件的发展途径和应用前景 从复合型晶体管发明以来，以晶闸管和双极晶体管为主干，发展了GTO、功率 MOS FET、SIT、SITH、IGBT、MCT、功率集成电路等分枝，在各个领域中已得到广泛的应用。各种器件的允许功率和工作频率如图 1 所示。庞大的 SCR 和双极晶体管市场，很大部分已被这些新的器件所取代。 图 1 功率半导体器件的允许功率和工作硕率 十多年来，电力电子器件大致经历了三个发展阶段，也即有三个主要的发展途径:提高器件的电流、电压容量是一个贯穿始终的目标;从80 年代初期开始，在低功耗、多功能方面也作了很多努力;从 1988 年开始，又提出了智能化的要求。下面将简要介绍在这三个方面所取得的进展。 2.1 大容量化 功率器件的大容量化与其适用的频率有很大关系，随功率变换装置的控制方式从 PAM (脉幅调制)进展到正弦波 PWM(脉宽调制)方式，领率也提高到 ZokHz 以上。与此相应，GTR(包括单个双极晶体管、达林顿管和 GTR 模块)代替了过去的 SCR，可覆盖耐压 1 500v、电流 100OA 以下的领域。但在此容量以上时，由于 GTR 中 hr。降低和...