各种电力电子器件技术特点的比较及应用
电力电子技术
图7.32 电压型交直交系统再生制动时的等值电路
38
电力电子技术 PWM整流器在可再生能源中的应用
– 可再生能源（风能、太阳能、潮汐发电、水 力发电等）不可控 ，不能直接并入电网 。
– 太阳能发电并网系统
TD1 TD3 TD5
L C
Salor Array
VDC
Lf
Cf
TD4
TD6
TD2
图7.36 太阳能发电并网系统原理图
18
电力电子技术
其它方面的应用
• 常规电源：不停电电源、开关电源、微机及仪器 仪表电源、航空电源、通信电源等。 • 专用电源：电化学电源、蓄电池充电放电、电子 模拟负载、电解水电源、交流电子稳 压电源、脉冲功率电源等； • 新型能源：如太阳能电池，风力发电等； • 节能： 如利用变频器调节电动机转速
30
电力电子技术
三、整流电路基本工作原理
• 整流——交流到直流的变换
– 不控整流（二极管） – 相控整流（晶闸管） – PWM整流（IGBT）
31
电力电子技术
相控整流电路的一般结构
• 主电路: －交流电源：工频电网或整流变压器
－滤波器：为保证电流连续
－负载：阻性负载、阻感负载、反电势负载等 • 控制电路：模拟控制、数字控制、单片机、DSP
32
电力电子技术
单相桥式全控整流电路
• 工作原理（正半周）
ud
0 π
2 π
－ωt＝：发脉冲，T1T4导通
－ωt＝π：iT1=iT4=Id，T1T4仍然 导通，T2T3承受正电压
Ud
ωt
a
i2
u2 u2
i2 Id
u2
－ωt ＝π＋：T2T3导通，T1T4
第2章 电力电子器件的基本特性
逆导晶闸管 (RCT)
I
G
K O
IG=0 U
A
a)
b)
图2.3.7 逆导晶闸管的电气 图形符号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏安 特性
§2.3.2
门极可关断晶闸管（GTO）
• 可关断晶闸管(Gate-Turn-Off Thyristor)简称GTO。 • 它具有普通晶闸管的全部优点，如耐压高，电流大等。 同时它又是全控型器件，即在门极正脉冲电流触发下 导通，在负脉冲电流触发下关断。
2. 晶闸管的伏安特性
晶闸管导通时的A-K间 的电压（导通压降） 是非常小的，其典型 的平均压降为1～2V， 因此，晶闸管导通后 相当于“低阻态”。 晶闸管门极特性偏差 很大，即使同一额定 值的晶闸管之间其特 性也有所不同，所以 在设计门极触发电路 时，必须考虑这种偏 差。
图2-4 晶闸管的伏安特性
2.1.2
电力电子器件的种类
二、电力电子器件按控制信号的性质不同又可分为 两种：
电流控制型器件： 此类器件采用电流信 号来实现导通或关断控 制。 如：晶闸管、门极可关 断晶闸管、功率晶体管、 IGCT等； 电压控制半导体器件： 这类器件采用电压控 制（场控原理控制）它 的通、断，输入控制端 基本上不流过控制电流 信号，用小功率信号就 可驱动它工作。 如：MOSFET管和IGBT管。
重点和难点
• • • •
电力电子器件的基本模型和分类 电力电子器件指标和特性 应用电力电子器件系统的组成 电力电子器件的驱动和保护类型及原理
§2.1
电力半导体器件的种类及应用
电力半导体器件是电力电子技术及其应用系统的基 础。电力电子技术的发展取决于电力电子器件的研制 与应用。 定义：电力电子电路中能实现电能的变换和控制的 半导体电子器件称为电力电子器件（Power Electronic Device）。 广义上，电力电子器件可分为电真空器件和半导体 器件两类，本书涉及的器件都是指半导体电力电子器 件。
各种电力电子器件技术特点的比较及应用
《电力牵引交流传动及其控制系统》报告——各种电力电子器件技术特点的比较及其应用电力电子器件及其应用装置已日益广泛，这与近30 多年来电力电子器件与电力电子技术的飞速发展和电力电子的重要作用密切相关。
20 世纪80 年代以后，电力电子技术等)的飞速发展，给世界科学技术、经济、文化、军事等各方面带来了革命性的影响。
电子技术包含两大部分：信息电子技术(包括：微电子、计算机、通信等)是实施信息传输、处理、存储和产生控制指令；电力电子技术是实施电能的传输、处理、存储和控制，保障电能安全、可靠、高效和经济地运行，将能源与信息高度地集成在一起。
事实表明，无论是电力、机械、矿冶、交通、石油、能源、化工、轻纺等传统产业，还是通信、激光、机器人、环保、原子能、航天等高技术产业，都迫切需要高质量、高效率的电能。
而电力电子正是将各种一次能源高效率地变为人们所需的电能，实现节能环保和提高人民生活质量的重要手段，它已经成为弱电控制与强电运行之间、信息技术与先进制造技术之间、传统产业实现自动化、智能化改造和兴建高科技产业之间不可缺少的重要桥梁。
而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。
电力电子器件就好像现代电力电子装置的心脏，它对装置的总价值，尺寸、重量、动态性能，过载能力，耐用性及可靠性等，起着十分重要的作用。
因此，新型电力电子器件及其相关新型半导体材料的研究，一直是电力电子领域极为活跃的主要课题之一。
一个理想的功率半导体器件，应当具有下列理想的静态和动态特性：在阻断状态，能承受高电压；在导通状态，能导通高的电流密度并具有低的导通压降；在开关状态和转换时，具有短的开、关时间，能承受高的d i/d t 和d u/d t，具有低的开关损耗；运行时具有全控功能和良好的温度特性。
自20 世纪50 年代硅晶闸管问世以后，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努力，并已取得了世人瞩目的成就。
早期的大功率变流器，如牵引变流器，几乎都是基于晶闸管的。
电力电子技术及其在电网中的应用
电力电子技术及其在电网中的应用随着经济发展和人民生活水平的提高，电力需求量也急剧增长。
同时，环境问题的日益严重也加剧了人们对能源的关注。
在这种情况下，电力电子技术的应用变得越来越重要。
本文将着重探讨电力电子技术的基本原理及其在电网中的应用。
电力电子技术的基本原理电力电子技术是指利用能够控制电能、变换电能和处理电能的电子器件和电路来实现电力控制和电力转换的一种技术。
电力电子技术的发展离不开电子技术的发展。
电力电子器件的出现，如晶闸管、功率场效应管、GTO管、IGCT管、MOS管等，极大地促进了电力电子技术的发展。
电力电子器件的特点是具有大功率、高压、高电流的特性。
在电力电子技术中，电力电子器件的基本功能是实现电力的控制和转换。
在电力控制中，电子器件可以被用来开关电路，改变电路的电流和电压大小。
在电力转换中，电子器件可以被用来改变电能的形式，例如将交流电转换成直流电，将电压变大或者变小等等。
电力电子技术在电网中的应用电力电子技术在电网中的具体应用包括：1.静止补偿器电力电子技术可以用来实现静止补偿器，通过数字信号处理测量电网中的各种信号，将各种补偿信号转换成电压和电流的大小，然后通过电子器件控制这些电压和电流来保证电网的稳定性和安全性。
2.柔性交流输电技术柔性交流输电技术是一种新兴的高压变流器技术，是通过电力电子器件将电网中的交流电转换成可调的直流电，然后在高压输电线路中进行传输，再将直流电通过变流器再次转换成交流电。
由于这种技术具有传输损耗小、容量大、稳定性好等优点，正逐渐成为电网输电的重要方式。
3.电力电子调速器电力电子调速器可以通过控制电子器件的开关，改变电动机的转速，从而实现对电动机的转速、电压和电流等参数的调节。
目前，电力电子调速器已经广泛应用于钢铁、矿山、机械制造、船舶等行业中。
4.智能电网智能电网是一种新型的电网形态，它通过今日化和可编程电路实现电网的智能化和高效化。
智能电网的核心是能够自主调整的电力电子器件。
电力电子技术器件的分类
1.1不可控器件电力二极管功率二极管是开通与关断均不可控的半导体开关器件，其电压、电流定额较大，也称为半导体电力二极管。
1.2功率二极管的结构和工作原理与普通二极管相比，工作原理和特性相似，具有单向导电性。
在面积较大的PN 结上加装引线以及封装形成，主要有螺栓式和平板式。
1.3功率二极管的基本特征1) 静态特性主要指其伏安特性1.门槛电压U TO，正向电流I F开始明显增加所对应的电压。
2.与I F对应的电力二极管两端的电压即为其正向电压降U F。
3.承受反向电压时，只有微小而数值恒定的反向漏电流。
2) 动态特性功率二极管通态和断态之间转换过程的开关特性。
1.二极管正向偏置形成内部PN结的扩散电容。
此时突加反向电压，二极管并不能立即关断。
当结电容上的电荷复合掉以后，二极管才能恢复反向阻断能力，进入截止状态。
2.二极管处于反向偏置状态突加正向电压时，也需要一定的时间，才会有正向电流流过，称为正向恢复时间。
1.4功率二极管的主要参数1．额定正向平均电流I F（AV）——在规定的管壳温度和散热条件下，功率二极管长期运行时允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
2.反向重复峰值电压U RRM——功率二极管反向所能承受的重复施加的最高峰值电压。
3.正向管压降U F——功率二极管在规定的壳温和正向电流下工作对应的正向导通压降。
4.最高允许结温T jM——结温（T j）是管芯PN结的平均温度，最高允许结温（T jM）是PN结正常工作时所能承受的最高平均温度。
1.5功率二极管的主要类型1) 普通二极管（General Purpose Diode ） 又称整流二极管（Rectifier Diode ）多用于开关频率不高（1kHz 以下）的整流电路其反向恢复时间较长正向电流定额和反向电压定额可以达到很高2) 快恢复二极管（Fast Recovery Diode ——FRD ）简称快速二极管 快恢复外延二极管（Fast Recovery Epitaxial Diodes ——FRED ），其t rr 更短（可低于50ns ）， U F 也很低（0.9V 左右），但其反向耐压多在1200V 以下。
电子行业电力电子器件综合概述
电子行业电力电子器件综合概述1. 引言电力电子器件是电子行业中的重要组成部分，用于控制和转换电能。
随着电力需求的不断增长，电力电子器件的应用范围也在不断扩大。
本文将对电力电子器件进行综合概述，包括其定义、分类、应用以及未来发展趋势等内容。
2. 电力电子器件的定义电力电子器件是指用于控制和转换电能的电子元件。
它可以将交流电转换为直流电，也可以将电能转换成其他形式，如机械能、光能等。
电力电子器件具有变流、变压、变频等功能，广泛应用于电力系统、工业控制、交通运输等领域。
3. 电力电子器件的分类电力电子器件根据其功能和工作原理的不同，可以分为以下几类：3.1 整流器整流器是一种将交流电转换为直流电的电力电子器件。
它使用半导体器件（如二极管、晶闸管等）将交流电的负半周或正半周去除，使输出电流呈现单向流动的特点。
整流器广泛应用于电力系统、工业设备以及电子产品中。
3.2 逆变器逆变器是一种将直流电转换为交流电的电力电子器件。
它通过控制半导体开关器件（如晶闸管、IGBT等）的开关状态，使直流电通过电路产生交流电输出。
逆变器广泛应用于可再生能源发电系统、电动车充电桩、家用电器等领域。
3.3 变频器变频器是一种可控制交流电频率的电力电子器件。
它通过调节半导体开关器件的开关频率，可以实现对交流电输出频率的调节。
变频器广泛应用于交通运输、工业生产等领域，如交流电机调速控制、电动车驱动系统等。
3.4 开关电源开关电源是一种通过开关器件在输入端和输出端之间进行快速切换来实现电能转换的电力电子器件。
开关电源具有高效率、小体积、稳定性好的特点，广泛应用于电子产品、通信设备等领域。
4. 电力电子器件的应用电力电子器件在电力系统、工业生产、交通运输、家用电器等领域都有广泛的应用。
在电力系统中，电力电子器件被用作电网稳定器、无功补偿装置、电力质量调节器等，提高电力系统的稳定性和效率。
在工业生产中，电力电子器件被用于电机调速、电力负荷控制、短路电流限制等，提高生产效率和质量。
常用电力电子器件介绍
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扩展市场，开发未来，实现现在。2020年12月13日 星期日 上午2时 32分26秒02:32:2620.12.13
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做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。2020年12月上 午2时32分20.12.1302: 32December 13, 2020
•
时间是人类发展的空间。2020年12月13日星 期日2时 32分26秒02:32:2613 December 2020
• （一）、基本结构 • 是一种大功率晶体管，又叫双极型晶体管（BJT），GTR在结构上常用达林顿
结构形式，是由多个晶体管复合组成的大功率晶体管，通过与反相续流二极 管并联组成一个模块，如图2-4所示。
• GTR也具有三个极，分别是基极（B）、发射极（E）、集电极（C）。 • （二）、GTR的工作特点 • GTR如同普通的晶体管一样，也有三种工作状态，即放大、饱和及截止状态，
•
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年12月 上午2时 32分20.12.1302:32December 13, 2020
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作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年12月13日星期 日2时32分26秒 02:32: 2613 December 2020
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好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午2时32分26秒 上午2时32分02:32:2620.12.13
两个晶体管相互复合,当有足够的门极电流Ig时，就会形成强烈的正反馈，即
• 此时两个晶体管迅速饱和导通，即晶闸管饱和导通。 • 若要关断晶闸管，则应设法使晶闸管的阳极电流减小到维持电流以下。
A
A
A
G
P1
P1
J1
N1
N1
电力电子技术中的开关器件有哪些
电力电子技术中的开关器件有哪些电力电子技术是指利用电力器件进行能量转换和信号处理的技术领域。
开关器件在电力电子技术中起着至关重要的作用，它们具有开关能力，可以控制电路通断，实现能量转换和信号处理功能。
在电力电子技术中常用的开关器件包括晶体管、功率MOSFET、IGBT和二极管等。
下面将分别介绍这些开关器件的工作原理和应用。
一、晶体管晶体管是一种基于半导体材料的开关器件，分为NPN型和PNP型两种。
晶体管工作的基本原理是通过控制输入信号的电流或电压，来控制输出信号的增益和功率。
晶体管具有高速开关和放大功能，广泛应用于电力电子技术中的各种电路中，如放大器、振荡器、计算机逻辑电路等。
二、功率MOSFET功率MOSFET是一种金属氧化物半导体场效应管，具有低电阻、高开关速度和低功耗等特点。
功率MOSFET的工作原理是通过控制栅极电压来改变沟道中的电阻，从而实现对信号的放大或开关控制。
功率MOSFET广泛应用于直流-直流转换器、交流-直流变换器、电机驱动器等电力电子系统中。
三、IGBTIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种集晶体管和MOSFET于一体的开关器件。
它结合了晶体管和MOSFET的优点，具有高电压承受能力和低导通压降的特点。
IGBT的工作原理是通过控制栅极电压来控制基极和集电极之间的结，实现对电流的开关和放大。
IGBT广泛应用于交流电机驱动、电网功率变换、无线电发射器等领域。
四、二极管二极管是一种最简单的开关器件，它由P型和N型半导体材料组成。
二极管具有电压导通和整流功效，其工作原理是通过施加正向电压，使电流从P区域流向N区域，实现通断控制。
二极管广泛应用于电源、整流、保护电路等。
以上是电力电子技术中常见的开关器件，它们的工作原理和应用领域各有特点，通过合理选择和配置，可以实现各种电力电子系统的功能和性能要求。
在实际应用中，需要根据具体需求和设计条件来选择合适的开关器件，以提高系统效率、稳定性和可靠性。
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《电力牵引交流传动及其控制系统》报告——各种电力电子器件技术特点的比较及其应用电力电子器件及其应用装置已日益广泛，这与近30 多年来电力电子器件与电力电子技术的飞速发展和电力电子的重要作用密切相关。
20 世纪80 年代以后，电力电子技术等)的飞速发展，给世界科学技术、经济、文化、军事等各方面带来了革命性的影响。
电子技术包含两大部分：信息电子技术(包括：微电子、计算机、通信等)是实施信息传输、处理、存储和产生控制指令；电力电子技术是实施电能的传输、处理、存储和控制，保障电能安全、可靠、高效和经济地运行，将能源与信息高度地集成在一起。
事实表明，无论是电力、机械、矿冶、交通、石油、能源、化工、轻纺等传统产业，还是通信、激光、机器人、环保、原子能、航天等高技术产业，都迫切需要高质量、高效率的电能。
而电力电子正是将各种一次能源高效率地变为人们所需的电能，实现节能环保和提高人民生活质量的重要手段，它已经成为弱电控制与强电运行之间、信息技术与先进制造技术之间、传统产业实现自动化、智能化改造和兴建高科技产业之间不可缺少的重要桥梁。
而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。
电力电子器件就好像现代电力电子装置的心脏，它对装置的总价值，尺寸、重量、动态性能，过载能力，耐用性及可靠性等，起着十分重要的作用。
因此，新型电力电子器件及其相关新型半导体材料的研究，一直是电力电子领域极为活跃的主要课题之一。
一个理想的功率半导体器件，应当具有下列理想的静态和动态特性：在阻断状态，能承受高电压；在导通状态，能导通高的电流密度并具有低的导通压降；在开关状态和转换时，具有短的开、关时间，能承受高的d i/d t 和d u/d t，具有低的开关损耗；运行时具有全控功能和良好的温度特性。
自20 世纪50 年代硅晶闸管问世以后，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努力，并已取得了世人瞩目的成就。
早期的大功率变流器，如牵引变流器，几乎都是基于晶闸管的。
到了20 世纪80 年代中期，4.5kV 的可关断晶闸管得到广泛应用，并成为在接下来的10 年内大功率变流器的首选器件，一直到绝缘栅双极型晶体管的阻断电压达到3.3kV 之后，这个局面才得到改变。
与此同时，对GTO 技术的进一步改进导致了集成门极换流晶闸管的问世，它显示出比传统GTO 更加显著的优点。
目前的GTO 开关频率大概为500Hz，由于开关性能的提高，IGCT 和功率IGBT 的开通和关断损耗都相对较低，因此可以工作在1~3kHz 的开关频率下。
至2005 年，以晶闸管为代表的半控型器件已达到70MW/9000V 的水平，全控器件也发展到了非常高的水平。
当前，硅基电力电子器件的水平基本上稳定在109~1010WHz 左右，已逼近了由于寄生二极管制约而能达到的硅材料极限，不难理解，更高电压、更好开关性能的电力电子器件的出现，使在大功率应用场合不必要采用很复杂的电路拓扑，这样就有效地降低了装置的故障率和成本。
1电力电子器件电力电子器件又称为功率半导体器件，主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件（通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上）。
电力电子器件目前的制约因素有耐压，电流容量，开关的速度。
电力电子器件的分类多种多样。
按照电力电子器件的开关控制能力，电力电子器件可分为三类：不可控器件、半控型器件、全控型器件。
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不同，又可以将电力电子器件分为电流控制型和电压控制型。
根据电力电子器件内部载流子的类型，可将电力电子器件分为单极型、双极型和复合型三类。
1.1现代电力电子器件1.1.1不可控器件这是一类不能用控制信号来控制其通、断的电力电子器件，因此也就不需要驱动电路。
这类器件的典型代表是电力二极管。
电力二极管（Power Diode）在20世纪50年代初期就获得应用，当时也被称为半导体整流器；它的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管是一样的，都以半导体PN结为基础，实现正向导通、反向截止的功能；电力二极管是不可控器件，其导通和关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。
优点是其结构和原理简单，工作可靠。
1.1.2 半控型器件这是一类可以通过控制端来控制器件的开通，但不能控制其关断的电力电子器件。
这类器件的典型代表是晶闸管及其派生器件。
晶闸管（SCR）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；1957年美国通用电气公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极；晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
但是，晶闸管作为半控型器件，只能通过门极控制其开通，不能控制其关断，要关断器件必须通过强迫换相电路，从而使整个装置体积增加，复杂程度提高，效率降低。
另外，晶闸管为双极型器件，有少子存储效应，所以工作频率低, 一般低于400Hz。
由于以上这些原因，使得晶闸管的应用受到很大限制。
虽然晶闸管有以上一些缺点，但由于承受电压和电流容量在所有器件中最高，使它在高压直流输电、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等方面的应用仍占有十分重要的地位。
1.1.3 全控型器件这是一类既可以控制其开通，又可以控制其关断的电力电子器件。
与半控型器件相比，这类器件可以通过控制端实现器件的关断，因此又称为自关断器件。
属于这类器件的有：电力场效应晶体管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、门极可关断晶闸管（GTO）、集成门极换向晶闸管（IGCT）、电子注入增强栅晶体管（IEGT）等。
1）电力场效应晶体管电力场效应晶体管分为两种类型，结型和绝缘栅型，但通常所说的是绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET），简称电力MOSFET（Power MOSFET），P-MOSFET是用栅极电压来控制漏极电流，它的显著特点是驱动电路简单，驱动功率小，开关速度快，工作频率高；但是其电流容量小，耐压低，只用于小功率的电力电子装置，其工作原理与普通MOSFET一样。
2）绝缘栅双极型晶体管绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是具有电力MOSFET的高速开关特性和双极性晶体管的低导通电压特性两方面优势的电力电子器件。
由于IGBT可以高速开关并且耐高电压和大电流，所以在电力电子设备中它已成为重要的器件。
IGBT的开关速度高，开关损耗小。
当电压在1000V以上时，IGBT的开关损耗与电力MOSFET相当，只有GTR的10%。
在相同电压、电流定额的情况下，IGBT 的安全工作区域比GTR大，而且具有耐脉冲电流冲击的能力。
IGBT的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有负的温度系数，而在其以上区段具有正的温度系数。
因此，在额定电流附近IGBT易于并联，而且通态压降比电力MOSFET低，特别是在电流较大的区域。
IGBT的输入阻抗高，其输入特性与电力MOSFET类似。
与电力MOSFET和GTR相比，IGBT的耐高电压和大电流值还可进一步提高，并保持开关频率高的特点。
IGBT的不足之处在于高压IGBT的导通电阻较大，导致导通损耗大，在高压应用领域，通常需要多个串联，并且过压、过流、抗冲击、抗干扰等承受能力较低。
3）大功率晶体管大功率晶体管(GTR)也称巨型晶体管，是三层结构的双极全控型大功率高反压晶体管，它具有自关断能力，控制十分方便，并有耐压高，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低等优点，在许多电力变流装置中得到应用。
GTR 是一种电流控制型器件，所需驱动功率较大，驱动电路较复杂，且由于其固有的“二次击穿”问题，其安全工作区受各项参数影响而变化，所以，GTR 存在热容量小、过流能力低等缺点。
目前，GTR 已经基本被 GTO 取代。
4）门极可关断晶闸管GTO是上个世纪60年代初问世的，在此后的三四十年内得到了很大的发展，至今仍是重要的电力半导体器件。
传统GTO的基本结构与普通晶闸管一样，也是4层3端结构，它几乎具有晶闸管的全部优点。
但它的门极不仅具有普通晶闸管控制阴阳极主回路导通的能力，而且当在门极上施加负电压时，能使处于导通状态的晶闸管转变为关断状态，重新恢复阻断能力，实现门极关断，为全控型器件。
为了改善关断特性，GTO器件均采用多个子器件并联的方式，即在同一硅片上，制作成千上万个细小的GTO子器件，它们有共同的门极，阴极相互分开独立，采用适当的封装结构，将这些子器件并联在一起，器件外观和大功率普通晶闸管完全一样。
GTO优点是电压、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；缺点是电流关断增益很小，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。
5）集成门极换向晶闸管集成门极换向晶闸管（IGCT）是一种用于大型电力电子装置中的新型电力电子器件。
它的应用使电力电子装置在功率、可靠性、开关速度、效率、成本、重量和体积等方面都取得了很大改进，给电力电子装置带来了新的飞跃。
IGCT是将GTO芯片与反并联二极管和门极驱动电路集成在一起，再与其门极驱动器在外围以低电感方式连接，它结合了晶体管和晶闸管两种器件的优点，即晶体管稳定的关断能力和晶闸管的低通态损耗的一种新型器件。
IGCT在导通期间发挥晶闸管的性能，在关断阶段则呈现类似晶体管的特性。
IGCT具有电流大、电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、损耗低的特点。
此外，IGCT还像GTO一样，具有制造成本低和成品率高的特点，有极好的应用前景，是GTO 的替代产品。
6）电子注入增强栅晶体管近年来, 日本东芝公司开发了电子注入增强型晶体管(IEGT)，它是耐压4 KV 以上的高耐压IGBT系列电力电子器件。
IEGT 通过采取增强注入结构，兼有IGBT 和GTO 两者的优点，具有低饱和压降、宽的安全工作区(吸收回路容量只有GTO1/10左右)、低栅极驱动功率(比GTO低两个数量级)和较高的工作频率。
IEGT的这些优点，使大容量电力电子器件取得飞跃性发展，现已经历了实际应用的初级阶段，进入了通过特性改良以实现更高性能为目标的发展阶段。
IEGT本质上具有作为MOS系列电力电子器件的潜在发展前景，预示着它是未来的主要发展方向。
除低损耗、高速动作等基本芯片性能不断提高外，6 KV级高耐压化、有源栅驱动的智能化、沟槽结构的采用等，以及多芯片并联而自均流的特征也使其易于并联使用以进一步扩大电流容量成为可能。
目前，IEGT的器件水平已经达到4 .5 KV/ 1500 A 。