大功率电力电子器件的新进展
功率半导体器件的技术进展与应用
功率半导体器件的技术进展与应用近年来，随着科技的不断发展和人们对节能环保的认识加深，功率半导体器件的应用领域越来越广泛。
功率半导体器件是一种能够将高电压、大电流和高频率的电能转换为可控制的形式的集成电路，可以在电力变换、控制、传输、存储等领域发挥重要作用。
本文将简要介绍功率半导体器件的技术进展和应用。
一、技术进展1.功率MOSFET功率MOSFET是一种在低电压下工作的MOSFET，具有电阻低、导通损耗小、开关速度快等优点，广泛应用于频率转换、功率逆变和开关电源等方面。
近年来，随着电路集成度的提高和新材料的应用，功率MOSFET的性能不断提高，主要表现在以下几个方面：(1)低电阻：采用短通道、高导电能力金属等材料，可以将电阻进一步降低，从而降低导通时的损耗。
(2)快开关：采用多晶硅材料、低电容衬底和优化的结构设计，可以提高开关速度，从而减少反向恢复损失。
(3)高电压：采用氮化硅等材料，可以提高器件承受电压的能力，从而降低工作时的漏失。
(4)高温：采用碳化硅材料，可以在高温环境下正常工作，从而提高器件的可靠性。
2. IGBTIGBT是一种功能介于MOSFET和晶闸管之间的器件，具有高电阻、高压、高速等优点，被广泛应用于交流电机驱动、UPS、电焊等领域。
IGBT的主要进展包括：(1) 低开关损耗：采用SiC材料和硅极细晶化技术等，可以进一步降低开关损耗。
(2) 高辐射环境下的可靠性：采用硅材料和硅细晶化技术等，可以提高器件的抗辐射性能。
(3) 低噪声：采用新型高低侧驱动技术、晶格磁通快速切换技术等，可以降低开关噪声。
(4) 高集成度：采用3D封装技术、SEPIC局放结构等，可以提高器件的集成度。
3. SiC/MOSFETSiC/MOSFET是一种基于碳化硅材料的MOSFET，具有高温、高速、低损耗等优点，被广泛应用于太阳能逆变器、电动汽车等领域。
SiC/MOSFET的主要进展包括：(1) 低电阻：采用近完美的完整性碳化硅基底，可以进一步降低器件电阻，从而降低导通损耗。
高压SiC功率半导体器件的发展现状与解决措施
智能控制技术今 日 自 动 化2020.7 今日自动化 ｜ 15Intelligent control technologyAutomation Today2020年第7期2020 No.7本文分析的半导体材料碳化硅在进行相关产品的制造以及实际使用期间存在较为明显的特性，例如击穿场强高饱和、电子漂移速率快以及诱导率高等等。
而这些数据可以满足现代功率期间在大功率场合高频高温工作状态下的应用。
所以从整体的情况来看，典型的宽禁带半导体材料的发展前景相对较好，但在实际发展期间仍然存在较多的问题，如市场拓展问题，技术问题等等限制着它的深入发展。
那么本次研究主要以开关电源，电动汽车新能源发电，交通轨道以及智能电网等多个领域作为背景，探讨碳化硅功率器件的实际应用现状，以及在未来的发展走向。
1 碳化硅器件与硅器件的性能比较近几年，人们对碳化硅器件的研究力度相对较高，因为它与传统的碳化硅器件相比，其性能相对较好，能够在多种类型的工况下进行产品的生产工作，也可以满足人们在日常生产工作中的各项需求。
例如碳化硅器件在高电压额定值以及地导通电阻和快速开关速度工作中，都可以达到人们的相关标准，这些良好的性能为人们的日常生产工作提供了极大的便利。
之所以它的性能远远高于硅器件，其主要原因是碳化硅材料内部的结构存在多种晶体结构，这些晶体结构因为具有较高的电子迁移率和较低的参杂电离，所以很多功率器件的选择开始偏向于碳化硅器件。
那么从整体的角度来看，碳化硅器件与传统的硅器件相比，其性能优势主要表现在带隙、熔点、电子迁移率、电子饱和速度、击穿电场、介电常数和诱导率这7个指标方面。
通过对这些指标进行分析，可发现碳化硅的相关指标中的数据占有更大的优势，首先SIC 具有更宽的近代宽度，其次，碳化硅具有更低的导通损耗和开关损耗，其三碳化硅的散热性能相对较高，几乎是碳的三倍，最后碳化硅具有更快的开关速度。
2 碳化硅功率器件的研究进展目前市场上出现的碳化硅半导体包括的类型相对较多，常见的主要有二极管、金属氧化物、半导体场效应、晶体管、晶闸管、结算场、效应晶体管等等这些不同类型的碳化硅器件，单元结构和漂移区参杂以及厚度之间存在较为明显的差异。
电力电子技术的新进展及其应用
电力电子技术的新进展及其应用电力电子技术是当今社会中非常重要的一个领域。
近年来，随着科技的不断进步和人们对环保、节能和高效的需求不断提高，电力电子技术也在不断发展与创新。
本文旨在介绍电力电子技术的新进展以及其在现代社会中的应用。
一、电力电子技术的新进展1、新型IGBT模块的研发IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是电力电子技术中非常重要的一种器件，广泛应用于交流变直流、电机控制、变频调速等领域。
为提高IGBT模块的效率和稳定性，在多项研究中，人们开始关注IGBT模块的结构、工艺和材料等方面的改进。
一种新的IGBT模块是全极面键合技术（full-surface wire bonding technology）制造的。
与传统机械键合技术相比较，全极面键合技术能够提供更大的可靠性和更强的耐久性，其结构也更为简单，更容易集成其他模块或器件。
同时，全极面键合技术也能够提供更高的解决方案种类，以及单一模块上高达12个IGBT芯片的压缩。
这种新型IGBT模块的问世极大程度地提高了电力电子设备的效率与可靠性。
2、新型功率半导体器件的应用功率半导体器件是电力电子技术中最常用的器件之一。
最近在这方面的研究中，可以看到针对某些特殊的应用场合，出现了一些新型的功率半导体器件。
例如，一款新型的硅基氮化镓（GaN）晶体管已经被研制出来，该器件相比传统硅制器件具备更高的开关速度、更高的工作频率、更低的开关噪声、更高的开关效率和更低的导通电阻等优点。
这种器件还能够在800V DC电压、15A的高压、高温环境下稳定工作。
这种新型功率半导体器件的应用，大大提高了电力电子设备的创新能力和发展速度。
二、电力电子技术的应用1、交流变直流电源在交流变直流电源的应用方面，在工业制造和家庭用电方面都有广泛的应用。
利用交流斩波技术，交流电源可以转化成稳定的直流电源，从而为电子设备的正常功能提供电力支持。
功率半导体器件的研究进展
功率半导体器件的研究进展近年来，随着电子技术的不断发展和应用领域的不断拓展，功率半导体器件的研究也在不断深入。
功率半导体器件是一种能够在高电压、大电流下工作的电子器件，其在工业、交通、通信、医疗等领域中有着广泛的应用。
一、功率半导体器件的基础功率半导体器件的研究和应用始于20世纪60年代，主要通过对硅材料的探索和改良，实现了大电压、大电流的传导和控制。
常见的功率半导体器件包括大功率晶闸管、金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）、IGBT等。
大功率晶闸管是一种常用的半导体器件，其结构简单，容易控制，可用于高压、大电流的开关控制。
但是晶体管在开关过程中会产生大量的热损耗，加之离散元件的不可靠性和故障率高，这导致了在现代高效能电气设备的使用中越来越少见。
金属氧化物半导体场效应管采用了金属氧化物半导体作为一个控制门，可以控制电路的通断情况。
MOSFET器件的阻值很低，增益和速度高，同时也有较低的输入电容，实现了高频率高功率的控制。
绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是一种功率半导体器件，是MOSFET和双极性晶体管的结合体，是目前最流行的功率开关器件之一。
IGBT具有低开通电阻、高开通速度、耐电压能力，占据了功率器件市场的比例越来越大。
二、功率半导体器件的主要研究方向随着现代电子技术的发展和应用领域的不断拓展，功率半导体器件的研究也在不断深入。
目前，功率半导体器件的主要研究方向如下：1.高电压、大电流应用方向：随着交通、医疗、工业和航天等领域对高电压、大电流功率器件需求的不断增长，这也是功率半导体器件的主要研究方向之一。
如电力系统中用于电动汽车的快速充电设备、高速列车的转向控制器等。
2.低损耗、高效率应用方向：功率半导体器件的损耗和效率问题一直是制约其发展的瓶颈。
针对这一问题，研究人员一方面开发新型的材料和技术，如碳化硅、氮化镓等离子体剥离技术，另一方面采用智能控制算法和传感器实现高效控制和管理，如数码协同控制技术、电力电子稳压技术等。
电力电子技术的研究进展及应用
电力电子技术的研究进展及应用随着现代科学技术的迅猛发展，电力电子技术作为其中一个重要分支，在国家经济和社会发展中扮演着不可或缺的角色。
本文将从电力电子技术的定义、研究进展以及应用方面进行探讨。
一、电力电子技术的定义电力电子技术是电力系统中电能的处理与控制技术，是研究通过半导体元件实现交、直流的能量转移、传递、匹配以及电能的调节、变换、变频的新型电气工程技术，具有诸多特点，如高效、精确、可靠、无噪音、无污染等。
因此，电力电子技术是目前国家十三五规划中电力转型的核心技术之一，广泛应用于今天的工业制造、信息通讯和公共基础设施等领域。
下面将详细讲述电力电子技术的研究进展。
二、电力电子技术的研究进展随着电力电子技术的不断发展，其研究取得了丰硕的成果。
在电力电子器件、电力电子拓扑与控制、电力电子应用等方向上都有着日益丰富的研究进展。
在电力电子器件方面，功率半导体电子器件得到了长足的发展。
压缩机封装车间生产的功率半导体器件已经进入行业标准化生产，其特点是具有低损耗、高速度、高电压、大电流、高耐受放热量和温度等特点，越来越能够满足各种场合的需求。
在电力电子拓扑与控制方面，电力电子系统的拓扑结构和控制策略得到了日益完善，已经从传统的整流、逆变结构转变为集成于一体的多功能电力电子拓扑结构。
电力电子系统的控制技术不断发展，已经实现了全数字化、高速、高精度的控制。
例如，目前双向DC-DC转换器及其控制技术已经得到了广泛的应用。
新型的电气系统如智能家居、新能源分布式发电等，对于双向变换器的研究和应用成为了热点。
在电力电子应用方面，电力电子技术在新能源、半导体照明和交通运输等领域得到了广泛的应用。
其中，新能源是电力电子技术应用领域的一大亮点，电力电子技术在太阳能、风能、氢能等新能源的开发利用中发挥了巨大的作用，能够有效提高能源的利用效率。
电力电子技术的应用范围之广，使其成为了当今高新技术的代表之一。
接下来，本文将从电力电子技术应用的实际案例进行分析，探讨其在各个领域中的应用。
电力电子器件的最新发展现状
静电感应晶体管 SIT是一种电压控制器件。在零栅压或很小旳负栅压 时，沟道区已全部耗尽，呈夹断状态，接近源极一侧旳沟道中出现呈马 鞍形分布旳势垒，由源极流向漏极旳电流完全受此势垒旳控制。在漏极 上加一定旳电压后，势垒下降，源漏电流开始流动。漏压越高,越大,亦即 SIT旳源漏极之间是靠漏电压旳静电感应保持其连接旳,所以称为静电感 应晶体管。
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和双极型晶体管相比,SIT具有下列旳优点：①线性好、噪声小。用 SIT制成旳功率放大器,在音质、音色等方面均优于双极型晶体管。②输 入阻抗高、输出阻抗低，可直接构成OTL电路。③SIT是一种无基区晶体 管，没有基区少数载流子存储效应，开关速度快。④它是一种多子器件， 在大电流下具有负温度系数，器件本身有温度自平衡作用，抗烧毁能力 强。⑤无二次击穿效应，可靠性高。⑥低温性能好，在-19℃下工作正常。 ⑦抗辐照能力比双极晶体管高50倍以上。
电子技术旳开端。今后，晶闸管(SCR)旳派生器件越来越多， 到了70年代
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已经派生了迅速晶ห้องสมุดไป่ตู้管、逆导晶闸管、双向晶闸管、不对称晶闸管等半 控型器件，功率越来越大，性能日益完善。但是因为晶闸管本身工作频 率较低（一般低于400Hz），大大限制了它旳应用。另外，关断这些器 件，需要逼迫换相电路，使得整体重量和体积增大、效率和可靠性降低。 全控型器件——第二代电力电子器件
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器件中是最高旳。另外，MCT可承受极高旳di/dt和du/dt， 使得其保护电路能够简化。MCT旳开关速度超高GTR,开关 损耗也小。
MCT曾一度被以为是一种最有发展前途旳电力电子器件 。所以，20世纪80年代以来一度成为研究旳热点。但经过十 数年旳 研 究 ，其关键技术问题没有大旳突破，电压和电流容 量都远未到达预期旳数值，未能投入实际应用。而其竞争对 手IGBT却进展飞速，所以，目前从事MCT研究旳人不是诸 多。
大功率电力电子技术的价值
大功率电力电子技术的价值一、大功率电力电子技术的应用1、在电力系统中的应用电力电子技术在电力系统中的应用最典型的是同步发电机励磁系统。
这种系统具有很好的反应速度并且操纵功率很小，很容易的就能设计出高顶值电压，在电压调节系统中具有很广安的应用。
电力电子技术在电力系统中的另一种重要应用是变频调速。
随着社会的进展，节能已经成为一种主流的进展趋势。
电气节能主要是通过电能质量操纵、变频调速和有源滤波实现的。
大功率电力电子技术在电气节能上的应用主要是变频调速。
电机变频调速是当前工业节能中的重要方式之一。
随着科技的进展，变频器的技术越来越成熟，普及水准在越来越广，这也导致了企业使用变频器的投资成本也会变得很低，而且电机变频具有很好的节能效果，不但与当今的社会进展趋势相符合，还能为企业节约成本，带来良好的经济效益。
这些优势使得变频器在电气行业具有十分广泛的应用，而且拥有广阔的进展空间。
另外国家对于使用变频节能装置还能争取到国家相关政策的支持。
2、在新能源发电方面的应用随着社会的进展，能源问题已经变得越来越突出。
而人们生活生产中消耗的能源却越来越多，能源问题已经形成一种危机。
而且，在过去的进展中，因为过度的追求经济进展却忽略了注重环境问题，对环境造成的危害很大。
为了应对这些问题，出现了很多新能源的发电方法，比如太阳能发电、风力发电等等，这些工程一出现就收到了人们的广泛注重。
电力电子技术在新能源发电上的应用特点主要有：新能源在供给过程中能源供给随机性较大，比如风能、太阳能等都会随着天气的变化而变化，并对电网发电的要求比较高，在新兴的能源使用中，能够充分考虑海洋能等随意性不大的资源。
3、电力牵引应用系统作为电源，经过变电所的电力电子器降压、变频成能够为动车、机车提供动力的交流电源。
这种应用在生活十分常见，不过也存有一些问题：因为需要单独设置供电系统，成本较高：机车运行时会产生一种干扰电信信号的波，对电力系统和通信质量产生影响。
解析新能源汽车中的电力电子技术进展
解析新能源汽车中的电力电子技术进展新能源汽车作为未来汽车行业的发展趋势，正在逐渐取代传统燃油汽车成为人们的首选。
其中，电力电子技术在新能源汽车中扮演着至关重要的角色。
本文将深入探讨新能源汽车中电力电子技术的最新进展和发展趋势。
电力电子技术在新能源汽车中的地位电力电子技术是指将电力转换为各种形式的电能，并控制其传输和分配的技术。
在新能源汽车中，电力电子技术主要负责实现电池与电机之间的高效能量转换。
通过电力电子器件的调控，可以提高电池的利用率，延长电机的使用寿命，同时实现车辆的动力性能和能效的提升。
新能源汽车电力电子技术的关键技术充电技术随着新能源汽车的普及，充电技术成为了关注焦点。
现如今，快速充电技术、无线充电技术、充电换电技术等不断涌现，大大方便了车主的充电体验。
电力电子技术的应用使得充电效率大幅提升，让用户能够更便捷地享受驾驶乐趣。
能量回馈技术能量回馈技术是指在汽车行驶过程中，通过电机将制动能量转换为电能存储起来，从而提高能源的利用效率。
电力电子技术实现了对能量回馈过程的精准控制，有效延长了电池的寿命，降低了行驶成本。
电力系统集成技术电力系统集成技术是指将电机驱动系统、电子控制系统、电力传输系统等整合在一起，实现协调运作，最大限度地发挥各部件的性能。
随着电力电子技术的不断完善，电力系统集成技术也在不断提升，使新能源汽车在动力输出、能源管理等方面更加高效可靠。
未来发展趋势随着科技的不断进步，新能源汽车电力电子技术也将迎来新的发展机遇。
未来，随着智能化技术的深入应用，电力电子技术将更加智能化、高效化，为新能源汽车的发展提供强劲动力。
新能源汽车电力电子技术也将更加注重环保、节能，为建设绿色低碳的社会做出贡献。
新能源汽车中的电力电子技术扮演着不可或缺的重要角色，其不断的技术进步和创新将推动新能源汽车行业不断发展壮大，为未来出行方式带来更多可能性。
电力电子技术的不断进步将加速新能源汽车的普及，推动整个汽车行业向着更加环保、智能、高效的方向发展。
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大功率电力电子器件前沿技术分析贾海叶山西吕梁供电摘要：本文对大功率电力电子器件技术进行了简述，阐述了大功率电力电子器件发展热点，并对其前沿技术和未来的发展方向进行了分析。
关键词：大功率、电子电力器件，前沿技术1 引言随着半导体制造工艺的进步和对电力电子设备容量增大的需求,对电力电子器件的性能和功率要求也越来越高,由此产生了耐高压、大功率的电力电子器件。
近来,伴随着器件的大功率化,新的HVIGBT(HighVoltage Insulated Gate BipolarTran-sistor Module)高压绝缘栅双极型半导体模块、HVIPM(High Voltage Intelligent Power Module)高压智能电力模块的MOS型电力电子器件的开发、GCT(Gate Commutated Turn-off Thyristor)闸门换相关断可控硅器件的开发,都有了较大的进展。
以新一代器件问世为标志,必然在电力电子设备的开发方面,向着小型化、高效率化、高速控制化的目标飞跃前进。
1.1 大功率电力电子器件的分类大功率电力电子器件主要分为:二极管、可控硅、光触发可控硅、GTO(Gate Turn-off Thyristor)闸门关断可控硅、GCT、HVIGBT及HVIPM器件。
从1960年开发初期的1英寸硅片开始至今,发展到直径为6英寸硅片的耐高压、大功率电力电子器件系列化产品,其容量和当初相比,提高了100多倍。
而且在使用上减少了串联或并联元件的数量,提高了可靠性,减小了设备的体积。
按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度分类，大功率电力电子器件分为：1.半控型器件，例如晶闸管；2.全控型器件，例如GTO（门极可关断晶闸管）、GTR（电力晶体管），MOSFET（电力场效应晶体管）、IGBT（绝缘栅双极晶体管）；3.不可控器件，例如电力二极管；按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质分类：1.电压驱动型器件，例如IGBT、MOSFET、SITH（静电感应晶闸管）；2.电流驱动型器件，例如晶闸管、GTO、GTR；根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的有效信号波形分类：1.脉冲触发型，例如晶闸管、GTO；2.电子控制型，例如GTR、MOSFET、IGBT；按照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分类：1.单极型器件，例如电力二极管、晶闸管、GTO、GTR；2.双极型器件，例如MOSFET、IGBT；3.复合型器件，例如MCT（MOS控制晶闸管）。
1.2 大功率电力电子器件的特点电力二极管：结构和原理简单，工作可靠。
晶闸管：承受电压和电流容量在所有器件中最高。
IGBT：开关速度高，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小；缺点：开关速度低于电力MOSFET,电压，电流容量不及GTO。
GTR：耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低；缺点：开关速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题。
GTO：电压、电流容量大，适用于大功率场合，具有电导调制效应，其通流能力很强；缺点：电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低，驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低。
MOSFET：开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题；缺点：电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。
2 大功率电力电子器件技术发展热点2HVIGBT、HVIPM器件HVIGBT及HVIPM器件在耐高压、大功率电现代的电力电子技术无论对改造传统工业（电力、机械、矿冶、交通、化工、轻纺等），还是对新建高技术产业（航天、激光、通信、机器人等）至关重要，从而已迅速发展成为一门独立学科领域。
它的应用领域几乎涉及到国民经济的各个工业部门，毫无疑问，它将成为本世纪乃至下世纪重要关键技术之一。
近几年西方发达的国家，尽管总体经济的增长速度较慢，电力电子技术仍一直保持着每年百分之十几的高速增长。
从历史上看，每一代新型电力电子器件的出现，总是带来一场电力电子技术的革命。
以功率器件为核心的现代电力电子装置，在整台装置中通常不超过总价值的20%～30%，但是，它对提高装置的各项技术指标和技术性能，却起着十分重要的作用。
众所周知，一个理想的功率器件，应当具有下列理想的静态和动态特性:在截止状态时能承受高电压；在导通状态时，具有大电流和很低的压降；在开关转换时，具有短的开、关时间，能承受高的di/dt 和dv/dt，以及具有全控功能。
自从50年代，硅晶闸管问世以后，20多年来，功率半导体器件的研究工作者为达到上述理想目标做出了不懈的努力，并已取得了使世人瞩目的成就。
60年代后期，可关断晶闸管GTO实现了门极可关断功能，并使斩波工作频率扩展到1kHz以上。
70年代中期，高功率晶体管和功率MOSFET问世，功率器件实现了场控功能，打开了高频应用的大门。
80年代，绝缘栅门控双极型晶体管(IGBT) 问世，它综合了功率MOSFET和双极型功率晶体管两者的功能。
它的迅速发展，又激励了人们对综合功率MOSFET和晶闸管两者功能的新型功率器件- MOSFET门控晶闸管的研究。
因此，当前功率器件研究工作的重点主要集中在研究现有功率器件的性能改进、MOS门控晶闸管以及采用新型半导体材料制造新型的功率器件等。
下面就近几年来上述功率器件的最新发展加以综述。
一、功率晶闸管的最新发展1．超大功率晶闸管晶闸管（SCR）自问世以来，其功率容量提高了近3000倍。
现在许多国家已能稳定生产mm、8kV / 4kA的晶闸管。
日本现在已投产8kV / 4kA和6kV / 6kA的光触发晶闸管(LTT)。
美国和欧洲主要生产电触发晶闸管。
近十几年来，由于自关断器件的飞速发展，晶闸管的应用领域有所缩小，但是，由于它的高电压、大电流特性，它在HVDC、静止无功补偿（SVC）、大功率直流电源及超大功率和高压变频调速应用方面仍占有十分重要的地位。
预计在今后若干年内，晶闸管仍将在高电压、大电流应用场合得到继续发展。
现在，许多生产商可提供额定开关功率36MVA ( 6kV/ 6kA )用的高压大电流GTO。
传统GTO的典型的关断增量仅为3～5。
GTO关断期间的不均匀性引起的“挤流效应”使其在关断期间dv/dt必须限制在500～1kV/μs。
为此，人们不得不使用体积大、昂贵的吸收电路。
另外它的门极驱动电路较复杂和要求较大的驱动功率。
但是，高的导通电流密度、高的阻断电压、阻断状态下高的dv/dt耐量和有可能在内部集成一个反并二极管，这些突出的优点仍使人们对GTO感到兴趣。
到目前为止，在高压（VBR > 3.3kV )、大功率（0.5～20 MVA）牵引、工业和电力逆变器中应用得最为普遍的是门控功率半导体器件。
目前，GTO的最高研究水平为6in、6kV / 6kA以及9kV/10kA。
为了满足电力系统对1GVA以上的三相逆变功率电压源的需要，近期很有可能开发出10kA/12kV的GTO，并有可能解决30多个高压GTO 串联的技术，可望使电力电子技术在电力系统中的应用方面再上一个台阶。
2．脉冲功率闭合开关晶闸管该器件特别适用于传送极强的峰值功率（数MW）、极短的持续时间（数ns）的放电闭合开关应用场合，如：激光器、高强度照明、放电点火、电磁发射器和雷达调制器等。
该器件能在数kV的高压下快速开通，不需要放电电极，具有很长的使用寿命，体积小、价格比较低，可望取代目前尚在应用的高压离子闸流管、引燃管、火花间隙开关或真空开关等。
该器件独特的结构和工艺特点是：门-阴极周界很长并形成高度交织的结构，门极面积占芯片总面积的90%，而阴极面积仅占10%；基区空穴-电子寿命很长，门-阴极之间的水平距离小于一个扩散长度。
上述两个结构特点确保了该器件在开通瞬间，阴极面积能得到100%的应用。
此外，该器件的阴极电极采用较厚的金属层，可承受瞬时峰值电流。
3.新型GTO器件-集成门极换流晶闸管当前已有两种常规GTO的替代品:高功率的IGBT模块、新型GTO派生器件-集成门极换流IGCT晶闸管。
IGCT晶闸管是一种新型的大功率器件，与常规GTO晶闸管相比，它具有许多优良的特性，例如，不用缓冲电路能实现可靠关断、存贮时间短、开通能力强、关断门极电荷少和应用系统（包括所有器件和外围部件如阳极电抗器和缓冲电容器等）总的功率损耗低等。
在上述这些特性中，优良的开通和关断能力是特别重要的方面，因为在实际应用中，GTO的应用条件主要是受到这些开关特性的局限。
众所周知，GTO的关断能力与其门极驱动电路的性能关系极大，当门极关断电流的上升率（diGQ/dt）较高时，GTO晶闸管则具有较高的关断能力。
一个4.5kV/4kA的IGCT与一个4.5kV/4kA的GTO 的硅片尺寸类似，可是它能在高于6kA的情况下不用缓冲电路加以关断，它的diGQ/dt高达6kA/μs。
对于开通特性，门极开通电流上升率（diG/dt）也非常重要，可以借助于低的门极驱动电路的电感比较容易实现。
IGCT之所以具有上述这些优良特性，是因为在器件结构上对GTO采取了一系列改进措施。
图1是IGCT管饼和芯片的外形照片，芯片的基本图形和结构与常规GTO类似，但是它除了采用了阳极短路型的逆导GTO结构以外，主要是采用了特殊的环状门极，其引出端安排在器件的周边，特别是它的门、阴极之间的距离要比常规GTO的小得多，所以在门极加以负偏压实现关断时，门、阴极间可立即形成耗尽层，如图2所示。
这时，从阳极注入基区的主电流，则在关断瞬间全部流入门极，关断增益为1，从而使器件迅速关断。
不言而喻，关断IGCT时需要提供与主电流相等的瞬时关断电流，这就要求包括IGCT门阴极在内的门极驱动回路必须具有十分小的引线电感。
实际上，它的门极和阴极之间的电感仅为常规GTO 的1/10。
IGCT的另一个特点是有一个极低的引线电感与管饼集成在一起的门极驱动器。
IGCT用多层薄板状的衬板与主门极驱动电路相接。
门极驱电路则由衬板及许多并联的功率MOS管和放电电容器组成。
包括IGCT及其门极驱动电路在内的总引线电感量可以减小到GTO 的1/100，表1是IGCT的电特性参数。
目前，4.5kV (1.9kV/2.7kV 直流链)及5.5kV (3.3kV直流链)、275A <Itgqm<3120A的IGCT已研制成功。
有效硅面积小、低损耗、快速开关这些优点保证了IGCT能可靠、高效率地用于300 kVA～10MVA变流器，而不需要串联或并联。
在串联时，逆变器功率可扩展到100MVA。