晶闸管(thyristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;晶闸管是pnpn四层半导体结构,它有三个极:阳极,阴极和门极;晶闸管工作条件为:加正向电压且门极有触发电流;其派生器件有:快速晶闸管,双向晶闸管,逆导晶闸管,光控晶闸管等。
晶闸管简称为scr,igbt的中文名称为绝缘栅双极型晶体管。
igbt等效为由bjt(双极型三极管)加mos(绝缘栅型场效应管)。
igbt为全控型器件,scr为半控型器件。
igbt模块已经在很多运用场合取代了scr。
scr是通过电流来控制,igbt通过电压来控制。
scr需要电流脉冲驱动开通,一旦开通,通过门极无法关断。
scr的开关时间较长,所以频率不能太高,一般在3-5khz左右;igbt的开关频率较高。igbt模块可达30khz左右,igbt单管开关频率更高,达50khz以上。
晶闸管和igbt有什么区别?
功率晶闸管(scr)在过去相当一段时间里,几乎是能够承受高电压和大电流的唯一半导体器件。因此,针对scr的不足,人们又研制开发出了门极关断晶闸管(gto)。用gto晶闸管作为逆变器件取得了较为满意的结果,但其关断控制较易失败,仍较复杂,工作频率也不够高。几乎与此同时,电力晶体管(gtr)迅速发展了起来。
绝缘栅双极晶体管igbt是mosfet和gtr相结合的产物。其主体部分与晶体管相同,也有集电极和发射极,但驱动部分却和场效应晶体管相同,是绝缘栅结构。igbt的工作特点是,控制部分与场效应晶体管相同,控制信号为电压信号uge,输人阻抗很高,栅极电流ig≈0,故驱动功率很小。而其主电路部分则与gtr相同,工作电流为集电极电流,工作频率可达20khz。由igbt作为逆变器件的变频器载波频率一般都在10khz以上,故电动机的电流波形比较平滑,基本无电磁噪声。
虽然硅双极型及场控型功率器件的研究已趋成熟,但是它们的性能仍待提高和改善,而1996年出现的集成门极换流晶闸管(igct)有迅速取代gto的趋势。
集成门极换流晶闸管(igct)是将门极驱动电路与门极换流晶闸管gct集成于一个整体形成的器件。门极换流晶闸管gct是基于gto结构的一个新型电力半导体器件,它不仅与gto有相同的高阻断能力和低通态压降,而且有与igbt相同的开关性能,兼有gto和igbt之所长,是一种较理想的兆瓦级、中压开关器件。igct芯片在不串不并的情况下,二电平逆变器容量0.5~3mva,三电平逆变器1~6mva;若反向二极管分离,不与igct集成在一起,二电平逆变器容量可扩至4.5mva,三电平扩至9mva。目前igct已经商品化,abb公司制造的igct产品的最高性能参数为4.5kv/4ka,最高研制水平为6kv/4ka[1]。1998年,日本三菱公司也开发了直径为88mm的6kv/4ka的gct晶闸管。
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