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功率半導(dǎo)體器件
功率半導(dǎo)體器件(Power Electronic Device)又稱為電力電子器件和功率電子器件,是指可直接用于處理電能的主電路中,實現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件,其作用主要分為功率轉(zhuǎn)換、功率放大、功率開關(guān)、線路保護(hù)和整流等。
功率半導(dǎo)體大致可分為功率半導(dǎo)體分立器件(包括功率模塊)和功率半導(dǎo)體集成電路兩大類。按照器件結(jié)構(gòu),現(xiàn)有的功率半導(dǎo)體分立器件可分二極管、功率晶體管、晶閘管等,其中功率晶體管分為雙極性結(jié)型晶體管(BJT,俗稱三極管)、結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)、金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等。
2.IGBT的概念
IGBT是由BJT和MOSFET組成的功率半導(dǎo)體器件,它的控制極為絕緣柵場效應(yīng)晶體管,輸出極為雙極型功率晶體管,因而兼有兩者速度和驅(qū)動能力的優(yōu)點,克服了兩者的缺點。IGBT可以在各種電路中提高功率轉(zhuǎn)換、傳送和控制的效率,實現(xiàn)節(jié)約能源、提高工業(yè)控制水平的目的,,被業(yè)界譽(yù)為電力電子裝置的“CPU”,廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、軌道交通、白色家電、新能源發(fā)電、新能源汽車等領(lǐng)域。
3.IGBT內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理
一般,IGBT有三個端子:集電極、發(fā)射極和柵極,他們都是附有金屬層。但是,柵極端子上的金屬材料具有二氧化硅層。IGBT結(jié)構(gòu)其實就相當(dāng)于是一個四層半導(dǎo)體的器件。四層器件是通過組合PNP和NPN晶體管來實現(xiàn)的,它們構(gòu)成了P-N-P-N排列。
IGBT的工作原理其實是通過不斷激活和停用其柵極端子來開啟、關(guān)閉實現(xiàn)的。如果正輸入的電壓通過柵極,發(fā)射器就會保持驅(qū)動電路開啟。另一方面,如果IGBT的柵極端的電壓為零或者為負(fù)時,則就會關(guān)閉電路應(yīng)用。
4.主要產(chǎn)品形式
依產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式不同,IGBT有單管、IGBT模塊和智能功率模塊IPM三種類型。IGBT單管主要應(yīng)用于小功率家用電器、分布式光伏逆變器及小功率變頻器等領(lǐng)域;IGBT模塊主要應(yīng)用于大功率工業(yè)變頻器、電焊機(jī)、新能源汽車(電機(jī)控制器、車載空調(diào)、充電樁)等領(lǐng)域(當(dāng)前市場上銷售的多為此類模塊化產(chǎn)品);智能功率模塊IPM主要在變頻空調(diào)、變頻洗衣機(jī)等白色家電領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。
根據(jù)應(yīng)用場景的電壓不同,IGBT有超低壓、低壓、中壓和高壓等類型,其中新能源汽車、工業(yè)控制、家用電器等使用的IGBT以中壓為主,而軌道交通、新能源發(fā)電和智能電網(wǎng)等對電壓要求較高,主要使用高壓IGBT。
5.IGBT功率半導(dǎo)體器件清洗:
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