第1章 电力电子器件

1.1 概述

电力电子器件（Power Electronic Device）是指在电能变换与控制的电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。目前半导体电力电子器件是电能变换和控制领域的主力。电力电子器件在电路中一般以开关形式进行工作，电力电子器件应具备工作损耗小、承受电流和电压能力大、开关速度快等特点。

电力电子器件发展非常迅速，品种也非常多，目前最常用的有不可控的电力二极管，半可控的普通晶闸管（SCR）、双向晶闸管（TRIAC），全可控的可关断晶闸管（GTO）、功率晶体管（GTR或称BJT）、功率场效应管（Power MOSFET）、绝缘栅双极型功率晶闸管（IGBT），以及新型的功率集成电路（PIC）、智能功率模块（IPM）等。与电力电子器件相配套的各种专用集成驱动控制电路和保护电路发展也很快，品种不断推陈出新。目前市场上常见的电力电子器件及分类见表1.1。

表1.1 电力电子器件及分类

电力电子器件分类方法主要有以下3种。

1.受控方式

按电力电子器件的受控方式，可分为不可控、半可控和全控器件三类。不可控器件器件本身没有导通、关断控制能力。这类器件包括普通整流二极管，肖特基（Schottky）整流二极管等。半可控器件通过控制信号只能控制其导通，不能控制其关断，这类器件包括普通晶闸管，快速、光控、逆导、双向晶闸管等。全控器件通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，属于全控型器件主要有GTO、GTR、功率MOSFET、IGBT等。

2.载流子类型

按电力电子器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，可将电力电子器件分为单极型、双极型和混合型三类。单极型器件由一种载流子参与导电的器件，称为单极型器件，如功率MOSFET、静电感应晶体管SIT等。双极型器件由电子和空穴两种载流子参与导电的器件，称为双极型器件，如PN结整流管、普通晶闸管、电力晶体管等。混合型器件由单极型和双极型两种器件组成的复合型器件，称为混合型器件，如 IGBT、MCT等。

3.控制信号性质

按控制信号的不同，电力电子器件可分为电压控制型和电流控制型两种。电流控制型器件采用电流信号来实现导通或关断控制，代表器件如晶闸管、电力晶体管等。电压控制型器件采用场控原理控制器件的通/断状态，代表器件如功率MOSFET、IGBT 等。