5shy3545L0010可控硅模塊,電子類設備

IGCT使變流裝置在功率、可靠性、開關速度、效率、成本、重量和體積等方面都取得了巨大進展，給電力電子成套裝置帶來了新的飛躍。IGCT是將GTO芯片與反并聯二極管和柵極驅動電路集成在一起，再與其柵極驅動器在外圍以低電感方式連接，結合了晶體管的穩(wěn)定關斷能力和晶閘管低通態(tài)損耗的優(yōu)點，在導通階段發(fā)揮晶閘管的性能，關斷階段呈現晶體管的特性。IGCT具有電流大、電壓高、開關頻率高、可靠性高、結構緊湊、損耗低等特點，而且造成本低，成品率高，有很好的應用前景。采用晶閘管技術的GTO是常用的大功率開關器件，它相對于采用晶體管技術的IGBT在截止電壓上有更高的性能，但廣泛應用的標準GTO驅動技術造成不均勻的開通和關斷過程，需要高成本的dv/dt和di/dt吸收電路和較大功率的柵極驅動單元，因而造成可靠性下降，價格較高，也不利于串聯。但是，在大功率MCT技術尚未成熟以前，IGCT已經成為高壓大功率低頻交流器的優(yōu)選方案。

下圖為不對稱IGCT的外形圖.

IGCT與GTO相似，也是四層三端器件，GCT內部由成千個GCT組成，陽極和門極共用，而陰極并聯在一起。與GTO有重要差別的是IGCT陽極內側多了緩沖層，以透明（可穿透）陽極代替GTO的短路陽極。導通機理與GTO完全一樣，但關斷機理與GTO完全不同，在IGCT的關斷過程中，GCT能瞬間從導通轉到阻斷狀態(tài)，變成一個pnp晶體管以后再關斷，所以它無外加du/dt限制；而GTO必須經過一個既非導通又非關斷的中間不穩(wěn)定狀態(tài)進行轉換（即"GTO區(qū)"），所以GTO需要很大的吸收電路來抑制重加電壓的變化率du/dt。阻斷狀態(tài)下IGCT的等效電路可認為是一個基極開路、低增益pnp晶體管與柵極電源的串聯。

IGCT觸發(fā)功率小，可以把觸發(fā)及狀態(tài)監(jiān)視電路和IGCT管芯做成一個整體，通過兩根光纖輸入觸發(fā)信號、輸出工作狀態(tài)信號。IGCT將 GTO技術與現代功率晶體管IGBT的優(yōu)點集于一身，利用大功率關斷器件可簡單可靠地串聯這一關鍵技術，使得IGCT在中高壓領域以及功率在 0.5MVA～100MVA的大功率應用領域尚無真正的對手。

下表是IGBT,GTO和IGCT三種電力器件的性能比較:

IGCT損耗低、開關快速等這些優(yōu)點保證了它能可靠、高效率地用于300 kVA～10MVA變流器，而不需要串聯或并聯。在串聯時，逆變器功率可擴展到100MVA。雖然高功率的IGBT模塊具有一些優(yōu)良的特性，如能實現di/dt和dv/dt 的有源控制、有源箝位、易于實現短路電流保護和有源保護等。但因存在著導通高損耗、損壞后造成開路以及無長期可靠運行數據等缺點，限制了高功率IGBT模塊在高功率低頻變流器中的實際應用。因此IGCT將成為高功率高電壓變頻器的首選功率器件。

一個普通而又平凡的清晨，你在舒適的空調溫度下醒來。打開冰箱，取出食物做一頓美美的早餐；解鎖充好電的手機，查看最新的資訊；來到公司后打開電腦，開啟一天的工作。電力悄無聲息地融入你的生活，伴你度過充實的一天。與此同時，來自火電、水電、核電以及風電、光伏發(fā)電的電能正被源源不斷地輸送到城市和鄉(xiāng)村，供給傳統的能源、機械、交通、制造產業(yè)，以及新興的通信、航天、醫(yī)療、材料等高技術產業(yè)使用。

但是，來自不同源頭電能的電壓、頻率各不相同，它們就像形態(tài)、大小各異的食物，其中高達75%以上的部分都必須由“廚師”進行修整和加工，經過“烹飪”之后才能由“粗電”變成“精電”，最終供擁有不同“口味”的設備使用，滿足復雜的用電需求。這位能夠實現電能變換和控制的核心“大廚”便是功率半導體器件。

功率半導體器件也稱電力電子器件，結合不同電路拓撲可以形成各類電力電子裝置，實現整流、逆變、變頻、調壓等功能。隨著功率半導體技術的不斷革新，從高壓輸電到城市用電，從工業(yè)變頻到醫(yī)療器械，從電動汽車的電機驅動到空調、冰箱等家用電器，再到手機、筆記本等數碼產品，功率半導體器件無處不在，與我們的生活密不可分。其中，集成門極換流晶閘管（Integrated Gate Commutated Thyristor，IGCT）器件作為功率半導體器件家族中的年輕成員于1997年首次被提出，展現出了巨大的發(fā)展?jié)摿?，正成為直流電網的“芯”選擇。

自從IGCT誕生以來，由于其具有阻斷電壓高、容量大、通態(tài)損耗低、可靠性高等優(yōu)點，在工業(yè)變頻調速、風電并網、軌道交通等領域廣泛應用。ABB公司針對中壓傳動領域的ACS系列變頻器以及針對風力發(fā)電領域的PCS系列換流器均采用IGCT作為開關器件，并于2017年研制成功了用于軌道交通供電的交交型模塊化多電平變換器（MMC）樣機；我國株洲中車時代電氣股份有限公司（現為株洲中車時代半導體有限公司）生產的IGCT器件也被大量應用于軌道交通領域。

IGCT集成門極換流晶閘管(Intergrated Gate Commutated Thyristors)是一種中壓變頻器開發(fā)的用于巨型電力電子成套裝置中的新型電力半導體開關器件(集成門極換流晶閘管=門極換流晶閘管+門極單元)。1997年由ABB公司提出。IGCT使變流裝置在功率、可靠性、開關速度、效率、成本、重量和體積等方面都取得了巨大進展，給電力電子成套裝置帶來了新的飛躍。IGCT是將GTO芯片與反并聯二極管和門極驅動電路集成在一起，再與其門極驅動器在外圍以低電感方式連接，結合了晶體管的穩(wěn)定關斷能力和晶閘管低通態(tài)損耗的優(yōu)點，在導通階段發(fā)揮晶閘管的性能，關斷階段呈現晶體管的特性。IGCT具有電流大、阻斷電壓高、開關頻率高、可靠性高、結構緊湊、低導通損耗等特點，而且造成本低，成品率高，有很好的應用前景。 已用于電力系統電網裝置（100MVA）和的中功率工業(yè)驅動裝置（5MW）IGCT在中壓變頻器領域內成功的應用了11年的時間（到09年為止），由于IGCT的高速開關能力無需緩沖電路，因而所需的功率元件數目更少，運行的可靠性大大增高。 　　

絕緣柵雙極晶體管（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，簡稱IGBT），是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式電力電子器件,?兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。驅動功率小而飽和壓降低。二極管加在集電極和發(fā)射極之間，主要用于續(xù)流，同時由于負載存在感性，IGBT關斷瞬間會在IGBT兩端產生極高的自感反相電壓，此電壓可能擊穿IGBT。并聯的二極管將這個“自感反相電壓”短路掉了，起到保護IGBT的作用。