認識半導體晶閘管晶閘管又被稱做可控硅整流器，以前被簡稱為可控硅。1957年美國通用電氣公司開發出世界上第1款晶閘管產品，并于1958年將其商業化。晶閘管是PNPN四層半導體結構，形成三個PN結，分別稱：陽極，陰極和控制極。圖1晶閘管的結構晶閘管在工作過程中，它的陽極（A）和陰極（K）與電源和負載連接，組成晶閘管的主電路。晶閘管的門極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。工作過程加正向電壓且門極有觸發電流的情況下晶閘管才導通，這是晶閘管的閘流特性，即可控特性。若晶閘管承受反向陽極電壓時，不管門極承受何種電壓，晶閘管都處于反向阻斷狀態。晶閘管在導通情況下，當主回路電壓（或電流）減小到接近于零時，晶閘管關斷。晶閘管的種類1．雙向晶閘管雙向晶閘管有極外G，其他兩個極稱為主電極Tl和T2。結構是一種N—P—N—P—N型五層結構的半導體器件。雙向晶閘管不象普通晶閘管那樣，必須在陽極和陰極之間加上正向電壓，管子才能導通。它無所謂陽極和陰極，不管觸發信號的極性如何，雙向晶閘管都能被觸發導通。這個特點是普通晶閘管所沒有的。2．快速晶閘管人們在普通晶閘管的制造工藝和結構上采取了一些改進措施。在IGBT導通后的大部分漏極電流范圍內，Id與Ugs呈線性關系。天津哪里有SEMIKRON西門康IGBT模塊推薦貨源

[1]維持電流I：是指晶閘管維持導通所必需的**小電流，一般為幾十到幾百毫安。IH與結溫有關，結溫越高，則I越小。擎住電流I：是晶閘管剛從斷態轉入通態并移除觸發信號后，能維持導通所需的**小電流。對同一晶閘管來說，通常I約為I的2～4倍。[1]浪涌電流I：浪涌電流是指由于電路異常情況引起的使結溫超過額定結溫的不重復性**大正向過載電流。斷態電壓臨界上升率du/dt：是指在額定結溫、門極開路的情況下，不能使晶閘管從斷態到通態轉換的外加電壓**大上升率。通態電流臨界上升率di/dt：指在規定條件下，晶閘管能承受的**大通態電流上升率。如果di/dt過大，在晶閘管剛開通時會有很大的電流集中在門極附近的小區域內，從而造成局部過熱而使晶閘管損壞。[1]觸發技術晶閘管觸發電路的作用是產生符合要求的門極觸發脈沖，使得晶閘管在需要時正常開通。晶閘管觸發電路必須滿足以下幾點要求：①觸發脈沖的寬度應足夠寬使得晶閘管可靠導通；②觸發脈沖應有足夠的幅度，對一些溫度較低的場合，脈沖電流的幅度應增大為器件**大觸發電流的3～5倍，脈沖的陡度也需要增加，一般需達1～2A/μs；③所提供的觸發脈沖應不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額。青海哪里有SEMIKRON西門康IGBT模塊哪家好IGBT的開關速度低于MOSFET，但明顯高于GTR。

使正向電流低于維持電流IH，或施以反向電壓強迫關斷。這就需要增加換向電路，不*使設備的體積重量增大，而且會降低效率，產生波形失真和噪聲。可關斷晶閘管克服了上述缺陷，它既保留了普通晶閘管耐壓高、電流大等優點，以具有自關斷能力，使用方便，是理想的高壓、大電流開關器件。GTO的容量及使用壽命均超過巨型晶體管（GTR），只是工作頻率比GTR低。目前，GTO已達到3000A、4500V的容量。大功率可關斷晶閘管已***用于斬波調速、變頻調速、逆變電源等領域，顯示出強大的生命力。可關斷晶閘管也屬于PNPN四層三端器件，其結構及等效電路和普通晶閘管相同，因此圖1*繪出GTO典型產品的外形及符號。大功率GTO大都制成模塊形式。盡管GTO與SCR的觸發導通原理相同，但二者的關斷原理及關斷方式截然不同。這是由于普通晶閘管在導通之后即處于深度飽和狀態，而GTO在導通后只能達到臨界飽和，所以GTO門極上加負向觸發信號即可關斷。GTO的一個重要參數就是關斷增益，βoff，它等于陽極**大可關斷電流IATM與門極**大負向電流IGM之比，有公式βoff=IATM/IGMβoff一般為幾倍至幾十倍。βoff值愈大，說明門極電流對陽極電流的控制能力愈強。很顯然，βoff與昌盛的hFE參數頗有相似之處。

分兩種情況：②若柵-射極電壓UGE＜Uth，溝道不能形成，IGBT呈正向阻斷狀態。②若柵-射極電壓UGE＞Uth，柵極溝道形成，IGBT呈導通狀態（正常工作）。此時，空穴從P+區注入到N基區進行電導調制，減少N基區電阻RN的值，使IGBT通態壓降降低。IGBT各世代的技術差異回顧功率器件過去幾十年的發展，1950-60年代雙極型器件SCR,GTR,GTO，該時段的產品通態電阻很小；電流控制，控制電路復雜且功耗大；1970年代單極型器件VD-MOSFET。但隨著終端應用的需求，需要一種新功率器件能同時滿足：驅動電路簡單,以降低成本與開關功耗、通態壓降較低，以減小器件自身的功耗。1980年代初,試圖把MOS與BJT技術集成起來的研究，導致了IGBT的發明。1985年前后美國GE成功試制工業樣品（可惜后來放棄）。自此以后，IGBT主要經歷了6代技術及工藝改進。從結構上講，IGBT主要有三個發展方向：1）IGBT縱向結構：非透明集電區NPT型、帶緩沖層的PT型、透明集電區NPT型和FS電場截止型；2）IGBT柵極結構：平面柵機構、Trench溝槽型結構；輸出漏極電流比受柵源電壓Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。

對其在脈沖脈沖功率電源領域中的應用研究很少，尚處于試驗探索階段。[1]在大功率半導體開關器件中，晶閘管是具有**高耐壓容量與**大電流容量的器件。國內外主要制作的大功率晶閘管都是應用在高壓直流輸電中。所制造出的大功率晶閘管，**大直徑可達6英寸，單閥片耐壓值**高可達11KV，的通流能力**高可達4500A。在該領域比較**的有瑞士的ABB以及國內的株洲南車時代。[1]為提高晶閘管的通流能力、開通速度、di/dt承受能力，國外在普通晶閘管的基礎上研制出了兩種新型的晶閘管：門極關斷晶閘管GTO以及集成門極換流晶閘管IGCT。這兩種器件都已經在國外投入實際使用。其中GTO的單片耐壓可達，工況下通流能力可達4kA，而目前研制出的在電力系統中使用的IGCT的**高耐壓可達10kV，通流能力可達。[1]針對脈沖功率電源中應用的晶閘管，國內還沒有廠家在這方面進行研究，在國際上具有**技術的是瑞士ABB公司。他們針對脈沖功率電源用大功率晶閘管進行了十數年的研究。目前采用的較成熟的器件為GTO，其直徑為英寸，單片耐壓為，通常3個閥片串聯工作。可以承受的電流峰值為120kA/90us，電流上升率di/dt**高可承受。門極可承受觸發電流**大值為800A，觸發電流上升率di/dt**大為400A/us。在截止狀態下的IGBT，正向電壓由J2結承擔，反向電壓由J1結承擔。湖北哪里有SEMIKRON西門康IGBT模塊推薦貨源

IGBT在關斷時不需要負柵壓來減少關斷時間，但關斷時間隨柵極和發射極并聯電阻的增加而增加。天津哪里有SEMIKRON西門康IGBT模塊推薦貨源

不論漏極-源極電壓VDS之間加多大或什么極性的電壓，總有一個pn結處于反偏狀態，漏、源極間沒有導電溝道，器件無法導通。但如果VGS正向足夠大，此時柵極G和襯底p之間的絕緣層中會產生一個電場，方向從柵極指向襯底，電子在該電場的作用下聚集在柵氧下表面，形成一個N型薄層(一般為幾個nm)，連通左右兩個N+區，形成導通溝道，如圖中黃域所示。當VDS＞0V時，N-MOSFET管導通，器件工作。了解完以PNP為例的BJT結構和以N-MOSFET為例的MOSFET結構之后，我們再來看IGBT的結構圖↓IGBT內部結構及符號黃塊表示IGBT導通時形成的溝道。首先看黃色虛線部分，細看之下是不是有一絲熟悉之感？這部分結構和工作原理實質上和上述的N-MOSFET是一樣的。當VGE>0V，VCE>0V時，IGBT表面同樣會形成溝道，電子從n區出發、流經溝道區、注入n漂移區，n漂移區就類似于N-MOSFET的漏極。藍色虛線部分同理于BJT結構，流入n漂移區的電子為PNP晶體管的n區持續提供電子天津哪里有SEMIKRON西門康IGBT模塊推薦貨源