IGCT和IEGT——适用于STATCOM的新型大功率开关器件

硬驱动概念的出现极大地改进了门极可关断晶闸管 (GTO)的关断性能 ,并导致了集成门极换向型晶闸管 (IGCT)的出现。IGCT在 GTO技术的基础上 ,采用新技术集成了硬驱动门极驱动电路及反并联二极管 ,使器件不需关断吸收电路、可靠性更高、工作频率更高 ,易于串联工作。电子注入增强门极晶体管 (IEGT)是东芝公司于 1 993年开发出的新一代电力电子器件。它具有通态压降低、门极驱动简单、开关损耗小、串联运行容易等诸多优点。 IGCT和 IEGT将逐步取代 GTO广泛应用于中等电压大容量变流器中。文中简要地介绍了 IGCT和 IEGT的基本结构、工作原理、性能比较 ,以及在静止补偿器和逆变器中的应用情况。

城轨牵引变流器功率开关器件的双向加速老化测试与在线损伤预测

围绕轨道交通牵引变流器内主回路功率器件的老化规律测试及其损伤评估方面开展研究。首先,针对既有开关器件的寿命模型无法反映续流二极管(FWD)对功率开关器件总体老化水平的加速效应这一问题,提出采用基于双向老化测试电流的老化试验方法,并在双向老化测试的结果分析过程中,提出带加权的修正最小二乘法以提高老化结果的数学拟合精度的解决方案,从而基于实验数据得到了对应的加速效应表达因子。提出功率开关器件中IGBT与FWD的电流重构方法,同时也给出了考虑电流传感器容错条件下的电流重构表达式,进而基于在线等效老化电流的辨识过程实现功率开关器件的在线老化水平评估,最终通过二阶灰色模型实现了功率开关器件的损伤预测。

IEGT——适用于STATCOM的新型大功率开关器件

IEGT(InjectionEnhancedGateTransistor) ,即电子注入增强门极晶体管 ,是东芝公司于 1993年开发出的新一代电力电子器件。它具有通态压降低、门极驱动简单、开关损耗小、串联运行容易等诸多优点。可以确信 ,它将会替代IGBT和GTO ,并广泛应用于大功率电力电子设备 ,特别是FACTS设备。就其基本结构、工作原理和应用范围作了简要的介绍。

GaN功率开关器件的产业发展动态

氮化镓(GaN)功率电子器件具有优异的电学特性,在高速、高温和大功率领域具有十分广阔的应用前景,满足下一代功率管理系统对高效节能、小型化和智能化的需求。P型栅和Cascode结构的常关型GaN器件已逐步实现产业化,但鉴于这两种器件结构本身存在的缺点,常关型GaN MOSFET器件方案备受关注。目前,GaN功率开关器件主要朝高频化发展,封装形式从直插型(TO)封装向贴片式(QFN)封装演变,为进一步消除寄生效应对器件高速开关特性造成的不良影响,驱动和功率器件集成的GaN功率集成电路(IC)技术被采用,单片集成的全GaN功率IC是未来的发展方向。

GaN功率开关器件的发展与微尺度功率变换

GaN材料具有高的击穿场强、高的载流子饱和速度和能形成高迁移率、高密度的二维电子气,使得GaN功率开关器件具有关断电压高、导通电阻小、工作频率高等特点。GaN功率开关器件将成为高效率与超高频(UHF)电力电子学发展的重要基础之一。综述了GaN功率开关器件的发展历程、现状、关键技术突破、应用研究和微功率变换集成。重点评估了常开和常关两类GaN功率开关器件的异质结外延材料的结构、器件结构优化、器件的关键工艺、增强型器件的形成技术、器件性能、可靠性、应用特点和微系统集成。最后总结了新世纪以来GaN新一代电力电子器件技术进步的亮点。

绝缘栅GaN基平面功率开关器件技术

绝缘栅氮化镓(GaN)基平面功率开关器件是下一代GaN功率电子技术的最佳选择。在此从Si基GaN金属绝缘体(氧化物)半导体(MIS/MOS)高电子迁移率晶体管(HEMT)器件面临的界面态和增强型栅产业化制备等方面入手,介绍了绝缘栅GaN基器件表界面态工程,高可靠栅介质及兼容互补MOS(CMOS)工艺的大尺寸Si基GaN器件制造等技术的研究进展,为绝缘栅GaN基平面功率开关器件的产业化应用奠定基础。

GaN功率开关器件的发展与微尺度功率变换(续)

2．3大栅宽器件 大栅宽常关GaN功率开关器件的发展是走向工程应用，2009年报道了栅宽为20mm的5A／1100V常关GaN功率开关器件在升压变换器中的应用旧引，器件特点是，栅下F等离子处理工艺和栅极与源极的双场板结构。

半导体GaN功率开关器件灵敏度测试技术

测试半导体GaN功率开关器件灵敏度对掌握器件性能具有重要意义,提出一种新型半导体GaN功率开关器件灵敏度测试技术。通过分析半导体GaN功率开关器件的导通电阻与击穿电压关系、空穴电流与栅极电流关系,掌握功率开关器件击穿机理,在此基础上,测试其灵敏度;根据灵敏度测试原理与微频通道衰减值周期检查原理,测量功率开关器件微频信号功率和微频通道衰减值,汇总微频通道衰减值和最后1次开关灵敏时的衰减值,得到其灵敏度。实验结果表明:所提测试技术在测量灵敏度过程中,平均测试误差为0.044 dB,仅平均花费9.61 ms,是一种高效、可靠的半导体GaN功率开关器件灵敏度测试技术。

功率开关器件缓冲电路的分析与仿真

对功率开关器件缓冲电路的工作原理进行了分析,给出了缓冲电路关键器件参数值的选择方法,利用电路仿真软件Multisim对两种缓冲电路进行了仿真试验,分析了两种电路的异同并验证了其有效性。

新型功率开关器件IGCT及其应用

介绍了IGCT的结构、特点、性能及参数,给出了IGCT在ACS 1000变频器逆变器及保护中应用实例。由于IGCT兼容了GTO和IGBT的优点,IGCT特别适用于中高压大功率变频器及大容量快速保护系统中。

功率开关器件门极谐振驱动技术

本文介绍了功率开关器件谐振驱动的新思想,提出了基本谐振驱动电路,建立了它的数学分析模型,详细分析了功率开关器件谐振驱动的工作过程,探讨了不同工作情况下功率开关器件谐振驱动频率与负载频率的关系,分析了它的基本特性,得出谐振驱动电路的基本设计参数,最后将谐振驱动电路应用在逆变电路中.理论研究和实际应用表明:谐振驱动电路具有功耗小、节约能源、实现电路简单且具有较软的开关特性等优点.

新型高速功率开关器件——800V10A静电感应晶闸管的研制

本文论述了新型高速功率开关器件—800V、10A静电感应晶闸管的结构、设计和工艺研究。说明了所研制的器件的直流特性和开关特性,得到导通时间1.8μs,关断时间1.5μs的较好效果。

绝缘栅型功率开关器件栅极驱动主动控制技术综述

近10年来,绝缘栅型功率开关器件的栅极驱动主动控制技术因其对开关瞬态过程可控性高、无需对主电路进行改动的优势,在高压大容量电力电子应用场合得到越来越多的关注。首先介绍了主动栅极驱动电路的基本结构与电路实现,总结了现有栅极驱动主动控制技术的研究现状。在此基础上,从控制策略的设计、控制稳定性的分析、控制参数自适应调整能力、多功能集成以及宽禁带器件的主动控制方法等方面对当前的热点问题进行分析阐释。最后,围绕该技术有待研究的问题进行了讨论,并对其发展趋势做出展望。

高功率半导体开关器件DSRD的研究进展

高功率半导体开关器件是一类基于等离子体波理论的全固态、高压、快速打开或者切断电流的开关器件,具有体积小、可靠性高、寿命长、脉冲重复频率高和输出波形稳定等优点,在脉冲开关电路应用中有着独特的优势。简要介绍了超宽带脉冲技术及高功率半导体开关器件的概念,比较了一些常见开关器件与高功率半导体开关器件的差异,主要阐述了自20世纪80年代以来脉冲发生器中开关器件的发展过程,重点介绍了最重要的一种高功率半导体开关器件,即Si基漂移阶跃恢复二极管(DSRD)在国内外的发展历程及其在脉冲技术中的应用。随着新型半导体材料及半导体技术的发展,展望了未来DSRD的发展方向。

基于Verilog HDL的功率开关器件控制信号死区时间设置

针对高开关频率下多开关管控制信号逆变电路,利用传统模拟电路产生含统一死区时间的控制信号难度大、存在电路安全隐患等问题,提出由单个现场可编程门阵列(FPGA)芯片产生各路含有死区时间的控制信号.首先分析了死区时间效应对输出电压的影响,指出采用传统PWM控制芯片引起死区时间不统一的问题;然后提出了基于Verilog HDL的死区时间设置方法,并给出解决此类问题的通用方法;最后在Modelsim环境下搭建仿真实验平台,实验结果验证了本文所提出方法的可行性.

弧焊逆变器功率开关器件的热设计探讨

一、前言弧焊逆变器的每一个工作过程都将经历一次或几次温度的循环过程,温升和温度循环对弧焊逆变器的可靠性有着非常不利的影响.如果热设计不合理会导致电子器件温升过高,并使之处于工作温度波动范围很大的状况下,造成电气性能、机械性能及热性能的劣化,大大影响逆变器的可靠性.

苏州纳米所GaN/Si功率开关器件研究获得重要突破

随着能效标准不断提高,基于硅（Si）材料的功率器件改进空间越来越小;人们将目光投向新材料领域,以期实现根本改进,从而引发新一代功率器件技术的革命性突破。众多新材料中,基于氮化镓（GaN）的复合材料最引人关注。GaN基功率器件具有击穿电压高、电流密度大、开关速度快、工作温度高等优点,

抗高压动态导通电阻退化的高性能GaN功率开关器件研究

GaN功率开关器件界面态和缓冲层中深能级陷阱会导致高压电流坍塌和动态导通电阻退化。为提升高性能GaN功率开关器件抗高压性能,改善动态导通电阻退化能力,应采用极值性PEALD-AlN钝化技术设计高压状况下GaN功率开关器件,实现单片集成器件的目的,在去氧化层和氮化处理GaN功率开关器件表面后,采用高温LPCVD-SiNx钝化技术,使器件表面形成钝化层,抑制界面态导致的高压电流坍塌。同时,在高性能GaN功率开关器件电极附近注入磷离子,提升导通电阻性能,降低导通电阻退化速度。经过实验分析发现,经过极值性PEALD-AlN钝化后的GaN功率开关器件电流几乎无明显变化,在磷离子注入后,随着触发能量的变化,导通电阻变化较小,最小值达到3.16Ω/mm,即该方法能有效抗高压动态导通电阻退化。

意法半导体推出新型快速启动智能功率开关器件

意法半导体最新推出两款快速启动的智能型功率开关器件(IPS),以满足更高的安全型应用需求。IPS160HF和IPS161HF,其导通延迟时间小于60μs,能够满足SIL Class-3的C、D类接口应用的标准要求。这两款产品具有8~60 V的宽输入电压范围,120 mΩ的最大开关导通电阻(RDS(on)),10μs的电压上升/下降时间,20μs的传输延迟,兼具灵活性、低耗散功率和快速响应。升级的诊断功能可以指示开路负载、过流关断和过热关闭,简化安全需求型的功能设计。