只看樓主 1樓
一.功率電子器件及其應用要求
功率電子器件大量被應用於電源、伺服驅動、變頻器、電機保護器等功率電子設備。這些設備都是自動化系統中必不可少的，因此，我們瞭解它們是必要的。
近年來，隨着應用日益高速發展的需求，推動了功率電子器件的製造工藝的研究和發展，功率電子器件有了飛躍性的進步。器件的類型朝多元化發展，性能也越來越改善。大致來講，功率器件的發展，體現在如下方面：
1． 器件能夠快速恢復，以滿足越來越高的速度需要。以開關電源爲例，採用雙極型晶體管時，速度可以到幾十千赫；使用MOSFET和IGBT，可以到幾百千赫；而採用了諧振技術的開關電源，則可以達到兆赫以上。
2． 通態壓降（正向壓降）降低。這可以減少器件損耗，有利於提高速度，減小器件體積。
3． 電流控制能力增大。電流能力的增大和速度的提高是一對矛盾，目前最大電流控制能力，特別是在電力設備方面，還沒有器件能完全替代可控硅。
4． 額定電壓：耐壓高。耐壓和電流都是體現驅動能力的重要參數，特別對電力系統，這顯得非常重要。
5． 溫度與功耗。這是一個綜合性的參數，它制約了電流能力、開關速度等能力的提高。目前有兩個方向解決這個問題，一是繼續提高功率器件的品質，二是改進控制技術來降低器件功耗，比如諧振式開關電源。
總體來講，從耐壓、電流能力看，可控硅目前仍然是最高的，在某些特定場合，仍然要使用大電流、高耐壓的可控硅。但一般的工業自動化場合，功率電子器件已越來越多地使用MOSFET和IGBT，特別是IGBT獲得了更多的使用，開始全面取代可控硅來做爲新型的功率控制器件。
二.功率電子器件概覽
（1）． 整流二極管：
二極管是功率電子系統中不可或缺的器件，用於整流、續流等。目前比較多地使用如下三種選擇：
1． 高效快速恢復二極管。壓降0.8-1.2V，適合小功率，12V左右電源。
2． 高效超快速二極管。0.8-1.2V，適合小功率，12V左右電源。
3． 肖特基勢壘整流二極管SBD。0.4V，適合5V等低壓電源。缺點是其電阻和耐壓的平方成正比，所以耐壓低（200V以下），反向漏電流較大，易熱擊穿。但速度比較快，通態壓降低。
目前SBD的研究前沿，已經超過1萬伏。
（2）．大功率晶體管GTR
分爲：
單管形式。電流係數：10-30。
雙管形式——達林頓管。電流倍數：100-1000。飽和壓降大，速度慢。下圖虛線部分即是達林頓管。
達林頓管應用
實際比較常用的是達林頓模塊，它把GTR、續流二極管、輔助電路做到一個模塊內。在較早期的功率電子設備中，比較多地使用了這種器件。圖1-2是這種器件的內部典型結構。
達林頓模塊電路典型結構
兩個二極管左側是加速二極管，右側爲續流二極管。加速二極管的原理是引進了電流串聯正反饋，達到加速的目的。
這種器件的製造水平是1800V/800A/2KHz、600V/3A/100KHz左右（參考）。
（3）． 可控硅SCR
可控硅在大電流、高耐壓場合還是必須的，但在常規工業控制的低壓、中小電流控制中，已逐步被新型器件取代。
目前的研製水平在12KV/8000A左右（參考）。
由於可控硅換流電路複雜，逐步開發了門極關斷晶閘管GTO。製造水平達到8KV/8KA，頻率爲1KHz左右。
無論是SCR還是GTO，控制電路都過於複雜，特別是需要龐大的吸收電路。而且，速度低，因此限制了它的應用範圍拓寬。
集成門極換流晶閘管IGCT和MOS關斷晶閘管之類的器件在控制門極前使用了MOS柵，從而達到硬關斷能力。
（4）． 功率MOSFET
又叫功率場效應管或者功率場控晶體管。
其特點是驅動功率小，速度高，安全工作區寬。但高壓時，導通電阻與電壓的平方成正比，因而提高耐壓和降低高壓阻抗困難。
適合低壓100V以下，是比較理想的器件。
目前的研製水平在1000V/65A左右（參考）。商業化的產品達到60V/200A/2MHz、500V/50A/100KHz。是目前速度最快的功率器件。
（5）． IGBT
又叫絕緣柵雙極型晶體管。
這種器件的特點是集MOSFET與GTR的優點於一身。輸入阻抗高，速度快，熱穩定性好。通態電壓低，耐壓高，電流大。
目前這種器件的兩個方向：一是朝大功率，二是朝高速度發展。大功率IGBT模塊達到1200-1800A/1800-3300V的水平（參考）。速度在中等電壓區域（370-600V），可達到150-180KHz。
它的電流密度比MOSFET大，芯片面積只有MOSFET的40%。但速度比MOSFET低。
儘管電力電子器件發展過程遠比我們現在描述的複雜，但是MOSFET和IGBT，特別是IGBT已經成爲現代功率電子器件的主流。