新型电力电子器件及其应用
814光耦的应用-概述说明以及解释
814光耦的应用-概述说明以及解释1.引言1.1 概述光耦（Optocoupler）是一种电子器件，它由发光二极管（LED）和光敏二极管（光电晶体管或光电二极管）组成。
光电二极管接收来自LED 发出的光信号，并将其转换为电信号，从而实现光与电的相互隔离与耦合。
通过这种方式，光耦可以在不同电路之间传递信号，同时有效地隔离它们，以防止信号干扰和电气噪声的影响。
光耦的应用范围非常广泛，可以用于电子设备和电路的各个方面。
它常常被用于电源隔离、信号传输、调节和控制等功能。
一方面，光耦可以实现输入与输出之间的电气隔离，从而保护接收电路免受输入电路可能带来的电气噪声、干扰或高电压的损害。
另一方面，光耦可以实现不同电平之间的信号转换，将一个电路的信号转换为另一个电路所需要的电平，以便实现不同功能的电路之间的协调和联动。
光耦在工业控制、通信设备、医疗仪器、电力系统等领域中有着重要的应用。
在工业控制领域，光耦常被用于隔离高电压和低电压电路，以确保工业设备的安全运行。
在通信设备中，光耦被广泛应用于光纤通信系统和光模块等设备中，以实现高速信号的传输和隔离。
在医疗仪器中，光耦可以实现对生物电信号的测量和隔离，确保医疗设备的安全可靠性。
在电力系统中，光耦可以用于电力调节、继电保护和故障检测等功能，确保电力传输过程中的安全和稳定。
未来，随着电子技术的不断发展和创新，光耦的应用前景将进一步扩大。
随着新型材料和制造工艺的引入，光耦的性能和可靠性将得到进一步提高。
同时，高速、高频率和大带宽的需求也将推动光耦技术的发展，使其在数据通信、光电子器件和光学传感等领域发挥更重要的作用。
此外，随着物联网、人工智能和自动驾驶等技术的普及和应用，光耦也将扮演重要角色，为这些领域的设备和系统提供可靠的隔离和传输功能。
综上所述，光耦作为一种重要的电子器件，在电子设备中具有广泛的应用。
它通过光与电的耦合，实现了不同电路之间的信号传输和隔离，保障了电路的稳定工作和可靠性。
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实验报告撰写与答辩
讲解实验报告的撰写要求和答辩技巧 ，提高学生的综合素质和能力。
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电力电子技术应用案例
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新能源发电系统中电力电子技术应用
光伏发电系统
最大功率点跟踪（MPPT ）技术、逆变器并网技术 、孤岛检测与保护技术等 。
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风力发电系统
变桨距控制技术、变速恒 频技术、直驱式永磁风力 发电技术等。
2024/3/26
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可控整流电路分析与应用
可控整流电路原理
可控整流电路通过控制触发角α的大小，实现对输出电压的调 节。
2024/3/26
可控整流电路应用
可控整流电路广泛应用于直流调速、电力拖动、电解、电镀 等领域。
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滤波电路原理与设计方法
滤波电路原理
滤波电路是利用电容、电感等元件对交流电的频率特性进行滤波，从而得到平 滑的直流电的电路。
高性能器件选择
选用高性能的功率器件和驱动电路，提高电路的工作频率和可靠性。例如，选用低导通电阻和低栅极电荷的 MOSFET可以降低电路的导通损耗和开关损耗；选用高耐压和高电流的IGBT可以提高电路的带负载能力等 。
系统优化与热设计
对系统进行全面的优化和热设计，确保电路在高负载、高温等恶劣环境下仍能稳定可靠地工作。例如，采用 合理的散热结构和风扇控制策略可以降低电路的工作温度；采用模块化设计可以提高电路的维修性和可扩展 性等。
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功率场效应晶体管（Power MOSFE…
阐述Power MOSFET和IGBT的结构、特点以及在电力电子电路中的 广泛应用。
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整流与滤波技术
2024/3/26
《电力电子技术》第2章 电力电子器件
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上节课内容回顾
• 二、电力电子器件
1、概念：是指可直接用于处理电能的主电路中，实现 电能的变换或控制的电子器件。
2、特性：大功率、开关特性、驱动电路、损耗大，加散热
3、组成：主电路、控制电路、检测电路。。。。
4、分类：
1）控制程度：不控器件、半控器件、全控器件
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2.1.3 电力电子器件的分类
■按照载流子参与导电的情况 ◆单极型器件 ☞由一种载流子参与导电。 ◆双极型器件 ☞由电子和空穴两种载流子参与导电。 ◆复合型器件 ☞由单极型器件和双极型器件集成混合而成， 也称混合型器件。
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2.1.4 本章内容和学习要点
■本章内容 ◆按照不可控器件、半控型器件、典型全控型器件和其 它新型器件的顺序，分别介绍各种电力电子器件的工作 原理、基本特性、主要参数以及选择和使用中应注意的 一些问题。
检测
控
电路
制
保护
电
电路
路
驱动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电路
V1 LR
V2
主电路
电气隔离
图2-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成
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2.1.3 电力电子器件的分类
■按照能够被控制电路信号所控制的程度 ◆半控型器件 ☞主要是指晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件。 ☞器件的关断完全是由其在主电路中承受的电压和电 流决定的。 ◆全控型器件 ☞目前最常用的是 IGBT和Power MOSFET。 ☞通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关 断。 ◆不可控器件 ☞电力二极管（Power Diode） ☞不能用控制信号来控制其通断。
■学习要点 ◆最重要的是掌握其基本特性。 ◆掌握电力电子器件的型号命名法，以及其参数和特性 曲线的使用方法。 ◆了解电力电子器件的半导体物理结构和基本工作原理。 ◆了解某些主电路中对其它电路元件的特殊要求。
电力电子技术-电力电子器件的原理与特性
IR
Vo
VS +
-
IZ
DZ
RL
(a)整流
(b)续流
(c)限幅
(d)钳位
图2.6 二极管的整流、续流、限幅、钳位和稳压应用
(e)稳压
本章内容
2.3 晶闸管（SCR）
2. 3 晶闸管
一、名称 ➢晶闸管 （Thyristor） ➢可控硅
（SCR）
二、外形与符号 ➢螺栓式结构 (<200A) ➢平板式结构 (>200A)
• N型半导体： 掺入微量5价元素（磷、锑、鉮等）
自由电子为多数载流子，空穴为少数载流子。 • P型半导体：
掺入微量3价元素（硼、镓、铟等） 空穴为多数载流子，自由电子为少数载流子。
半导体基础知识
器件原理
• PN结（异型半导体接触现象） • （1）扩散运动（多数载流子）
自由电子由 N区 向 P区 空 穴由 P区 向 N区 （2）漂移运动（少数载流子） 与扩散运动相反
三、SCR的工作原理（续）
（2）按晶体管原理可得：
IA
2 I G I CBO1 I CBO2 1 ( 1 2 )
其中： α1、α2分别是晶 体管T1、T2的共基极电 流增益； ICBO1、ICBO2分 别是晶体管T1、T2的共 基极漏电流。
❖双极型器件：有两种载流子参与导电，如二 极管、 晶闸管、GTO、GTR、IGCT、SITH等。
❖复合型器件：由MOSFET与晶体管、晶闸管复 合而成，如IGBT、IPM、MCT等。
➢ 按门极驱动信号的种类（电流、电压）分类： ❖电流控制型器件 如晶闸管、GTO、GTR、 IGCT、SITH等
❖电压控制型器件 如MOSFET、IGBT、IPM、 SIT、MCT等
电力电子器件的发展、现状和展望
功率MOSFET与IGBT在应用范围上比较广泛，而这合理分 工，前者主要应用干小功率，后者应用于中、大功率。 IGBT、功率MOSFET 的工作频率较高(8kHz 一IMHz )，其 设备的体积大为缩小( 频率提高一个数量级，体积大约减少 一倍)。因此在对体积要求比较高的航天航空、国防和掌上 电器中应用的优越性愈加突出，由于这些器件本身功耗越做 越小，下作时间增加，节能效果明显许多。 鉴于这些高频电力电子器件在工业领域的突出作用，西方国 家多年来一直加大力度发展，而我国却举步为艰，IGBT、 功率MOSFET全部依赖进口，在竞争上受外国跨国公司的挤 压，使采用这些电力电子器件的产品永远比国外慢一步或多 步，受制于国外跨国公司，对我国许多高新产品的研发和安 全造成了严重影响。
汇报完毕
谢谢指导！
让我们一起努力， 把最好的教育献给我 们的孩子！
沟槽结构IGBT是高耐压大电流IGBT 器件通常采用的结构， 它避免了模块内部大量的电极引线，减小了引线电感，提高 了可靠性。 从IGBT 的发展过程可以看出：在结构上，器件将复合型、 模块化；在性能上，器件的容量和工作频率将不断提高，通 态压降不断降低。未来电力半导体器件将主要从理论、结构 和工艺等方面进行创新，最终实现电压、电流和开关频率三 大参数的日益提高。 3.2基于新型材料的电力电子器件 以上所述各种电力电子器件一般都是由硅（Si)半导体材料制 成的。此外，近年来还出现了一些性能优良的新型化合物半 导体材料，如砷化镓（GaAs)碳化硅（SiC)）、磷化铟 （InP)）及锗化硅（SiGe）等，由它们作为基础材料制成的 电力电子器件正不断涌现出来。
第二阶段是20世纪70年代后期以GTO、GTR和功率 MOSFET等全控型器件为代表的发展阶段。这一阶段的电 力电子器件开关速度高于晶闸管，它们的应用使变流器的 高频化得以实现。 第三阶段是20世纪80年代后期以IGBT复合型器件为代表 的发展阶段。IGBT是功率MOSFET和GTR的复合。功率 MOSFET的特点是驱动功率小、开关速度快；GTR的特 点是通态压降小、载流能力大。IGBT的优越性能使之成 为电力电子器件应用技术的主导器件。 第四阶段是以PIC、HVIC等功率集成电路为代表的发展阶 段。高速、全控型、大电流、集成化和多功能的电力电子 器件先后问世，开创了现代电力电子集成器件的新阶段。 这一阶段，所使用的电力电子器件是将全控型电力电子器 件与驱动电路、控制电路、传感电路、保护电路、逻辑电 路等集成在一起的高度智能化PIC，它实现了器件与电路、 强电与弱电、功率流与信息流的集成，成为机和电之间的 智能化接口、机电一体化的基础单元。
新能源汽车技术07-常用电力电子器件
－ UAA ＋
(a)
(b)
R ＋ UGG － S
－ UAA ＋ UGG － ＋
R S
＋ UAA －
(c)
(d)
亮 R ＋ UGG － S － ＋ UAA UGG － 灭 ＋ R S 暗 ＋ UAA －
(e)
(f)
R － UGG ＋ S
＋ UAA － UGG ＋ －
R S
－ UAA ＋
(g)
(h)
(1) S断开, UGK=0, UAA为正向, 灯泡不亮, 称之为正向阻断， 如图 (a)所示。
+表示高掺 杂浓度，-表 示低掺杂浓 度
GTR的结构、电气图形符号和内部载流子的流动 a) 内部结构断面示意图 b) 电气图形符号 c) 内部载流子的流动
3.全控型器件-电力晶体管-GTR
☞在应用中，GTR一般采用共发射极接法。 集电极电流ic与基极电流ib之比为
i =b i
c
b
i
c
ib I ceo
ib1< ib2< ib3
O
截止区
共发射极接法时 GTR的输出特性
Uce
3.全控型器件-电力场效应晶体管- Power MOSFET
电力场效应晶体管
分为结型和绝缘栅型 通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET） 简称电力MOSFET（Power MOSFET） 结型电力场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT） 特点——用栅极电压来控制漏极电流 驱动电路简单，需要的驱动功率小。 开关速度快，工作频率高。 热稳定性优于GTR。 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 。
浅谈电力电子技术应用状况及其对电力系统的影响
浅谈电力电子技术应用状况及其对电力系统的影响摘要：由于电子计算机的进一步发展,我国的电力电子科学技术已经取得了相当程度的发展。
而且国家也越来越重视开发电力电子科学技术,这也就使电力电子科学技术为我国的电力生产发展提供了支持。
电力电子技术在电力系统中已经得到了广泛应用。
文章重点探讨电力电子技术在电力系统中的具体应用,包括研究电力电子技术对电力系统发电、输电、节能和通信领域的影响等,并希望能为电力电子科学技术的发展提供一些支持。
关键词：电力电子技术；应用；电力系统；影响引言电力与电子技术将传统电力和现代电子技术相结合,使之更加接近于人们的生活。
在新型电子设备的技术支持下,电力电子技术逐渐在电力系统中取得了一席之地。
它不但使电力系统的正常工作变得更加平稳,也同时保证了控制系统中电子设备的正常功能,不但提高了电力系统的总体工作效益,也同时使电力电子技术变成了支持我国电力系统运作的最主要技术手段。
一、电力电子技术的应用状况电力电子技术分为电力电子电路应用电路与专用设备生产技术。
电力电子器件的发展共经过了三个过程。
一代为半控级,二代为全控级,三代为复合级。
而电源集成电源系统(PLC)则整合了供电、管理、电源设备以及保护电路。
尽管功耗较小,但这也是一种技术发展方向。
在电力系统,电力电子技术广泛应用在各个领域中。
从统计分析结果可以看到,在发达国家地区一零点五以上的电力用户问题都是用电力电子转换装置解决的。
而激励控制系统的现代化,又离不开电力电子技术的应用。
因此无功功率补偿谐波处理技术也对电力系统中具有意义。
可控电抗器(TCR)和晶闸管电容器(TSC)在劳而无功补偿中都十分关键。
新的静止同步补偿器(STATCOM)和有源电力滤波器(APF)的表现也不错。
二、电力电子技术对电力系统的影响晶闸管是电力电子技术中最突出的特点。
在随后的发展过程中,电力电子技术也逐步突破了阻碍发展的障碍,并在不断壮大。
同时电力电子技术也在逐步使用于电路系统中,使耗电量在逐渐减小,而电源的利用率也在逐步提高。
碳化硅在大功率电力电子器件中的应用
碳化硅在大功率电力电子器件中的应用摘要：功率半导体器件是电力电子技术的关键元件。
与传统的硅功率器件相比，碳化硅功率器件能够承受更高的电压，具有更低的寄生参数（寄生电容、电阻和电感），更小的器件尺寸和更短的响应时间。
开关速度的提高不但可以降低系统功率损耗，而且能够允许使用更小的变压器和电容器，大大减小了系统的整体尺寸和质量。
而且，碳化硅的耐高温特性大大降低了系统的散热设计，允许使用更小的散热片及风扇，降低散热器体积及功率损耗。
因此，碳化硅器件有望从本质上提高电力电子功率转换设备的效率和功率密度。
本文对碳化硅材料特性做简单的介绍，进而深刻了解碳化硅器件的物理和电气特性，并对碳化硅在电力电子主要功率器件器件二极管、MOSFET、GTO、IGBT、IGCT的电气特性和初步应用等问题进行探讨。
关键词：电力电子器件，碳化硅，二极管，MOSFET，GTO，IGBT，IGCT0引言碳化硅(SiC)的优异特性随绿色经济的兴起而兴起。
在提高电力利用效率中起关键作用的是电力电子功率器件。
如今降低功率器件的能耗已成为全球性的重要课题。
同时，借助于微电子技术的发展，以硅器件为基础电力电子功率器件MOSFET及IGBT等的开关性能已随其结构设计和制造工艺的完善而接近其由材料特性决定理论极限，依靠硅器件继续完善提高和电力电子电子装置与系统性能的潜力已十分有限。
在这种情况下，碳化硅器件受到人们青睐。
碳化硅器件耐高温(工作温度和环境温度)、抗辐射、具有较高的击穿电压和工作频率，适于在恶劣条件下工作。
与传统的硅器件相比，日前已实用的SiC器件可将功耗降低一半，由此将大大减少设备的发热量，从而可大幅度降低电力功率变换器的体积和重量。
但由于其制备工艺难度大，器件成品率低，因而价格较高，影响了其普通应用。
近几年来，实用化和商品化的碳化硅肖特基势垒功率二极管，以其优良特性证实了半导体碳化硅在改善电力电子器件特性方面巨大的潜在优势。
最近，Cree公司报道了耐压近2000V、电流大于100A、工作温度高于200℃的晶闸管[1]。
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新型电力电子器件及其应用 北京电力电子新技术研究开发中心副总工 刘鹿生 一 、
９８８年国家科委组织了“电力电子技术发 ｌ 展战略研究”（以下简称“战略研究”）， 随后，电力电子作为一项高新技术及其对 促进工业技术进步所起的重要作用得到了普遍 承认，并分别列为国家“八五”重点科技攻关项 目及九十年代我国经济发展的关键技术和节能 重点技术。 电力【ＰＯＷＥＲ）电子技术，亦称功率电子技术， 是以各类大功率半导体开关器件为基础，用于电 能变换和控制的现代工业电子技术。八十年代中 期，新型功率场控器件的问世和发展，使电力电 子跨八高频阶段，以新型功率场控器件为主流器 件的现代电力电子技术能把工作频率提升到２０ ＿ＨＪＭ ｌＯＭ ； ｌＫ 】Ｏ０ ＫＨｚ以上，这时电气设备的重量和体积大约是５０ Ｈｚ同等功能设备的１／１０左右，其效益是极其可观 的。 新型电力电子器件都是采用集成技术制备 的器件，包括 壅 Ｑ河（亦称纵向双扩散 Ｑ兰 里 Ｑ量Ｌ！鱼呈！！塑丝蛆霉极晶体管）和 ＭＣＴ（ＭＯＳ控制晶闸管）及其模块，还有将数字电 路、模拟电路和功率器件集成在同一芯片上的功 率集成电路ＰＩＣ，以及将上述器件和其它元、器件 二次集成的智能功率模块ＩＰＭ。 图１示出电力电子器件的输出容量、工作频 率和主要应用领域的关系，虚线是预期２０００年达 到的水平。
频率（ｆｚ） 固１ 电力电子器件曲输出客量、工作频率和主要应用领域
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新型电力电子器件 的应用领域极为广泛，由 图１可见，包括电力机 车、电动汽车、马达控 制 机器人、照明电子， 开关电源和微波功放 等。 随着电力电子技术 的广泛应用，大量非线性 负荷的电子设备，诸如整 流设备、变频器、各类 电源及电子镇流器等，使 供电网络的电压和电流 的正弦波发生畸变一一 谐波 谐波阻碍电能的台 理高教利用，还会引发不 安垒事故，因此各国都把
ＢｃＨ，世界电子元芎导件１９９６，１１
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电阿中的谐波视为电力污染和公害，都在致力于 解决谐波的发生、吸收和限制谐波传播等高功率 因数和低谐波的高品质用电问题。 本文结合发展动态阐述功率ＭＯＳ、ＩＧＢＴ、 ＭＣＴ、ＰＩＣ和ＩＰＭ的结构和主要特点 及典型应用：节能灯与电子镇流器、变 频器、多电平变换器、开关电源、电焊 机和光电池一一蓄电池充电器等。同 时给出相关器件和产品的部分厂商和 型号。
新型电力电子器件
ＭＯＳ的Ｉ１－１－［Ｉ外延层，这样，在大电流工作时，ｐｎｐ的 Ｐ 注入空穴，引入大注入效应，产生电导调制， 从而降低通态电阻。 ＩＧＢＴ具有功率ＭＯＳ输入阻抗高．驱动电路
ｒ ｓ Ｌ ！ Ｎ一 幕替 Ｎ＋ 簧井
１ 功率ＭＯＳ（亦称ＶＤＭＯＳ） 功率ＭＯＳ和集成电路中微电子的ＭＯＳ一样， 都是电压控制的多数载流子器件，输入阻抗高。 微电子的ＭＯＳ是横向结构，功率ＭＯＳ是纵向结 图２功率Ｍ０ｓ的器件符号 掏。图２显示出功率ＭＯＳ 的器件符号。 由图２看出，功率ＭＯＳ 固有的寄生反并联二极 管，称作体二极管。在逆变 器中它可用作续流二极 管，在斩波器中却要串联 个整流管以防止可能的 反向电流流过。总之，在设 计应用时应注意体二极管的存在和作用。 功率ＭＯＳ的主要特点：（１）工作频率高， １００ＫＨｚ以上；开关速度快Ｉ，Ｊ、于ｌＯＯｎｓ。（２）输入阻 抗高，驱动功率小。ｏ）热稳定性好，其电流具有负 温度系数，当结温升高时电流降低，呈现良好的 电流自动调节能力。它的不足之处是器件耐压的 提高其通态电阻也增大，因此常用电压区域在 １０００Ｖ以下。 生产该器件的厂商很多，北京电力电子新技 术研究开发中心等单位合资的北京先进功率技 术（ＢＡＰＴ）公司有ＡＰＴＸ Ｘ Ｘ Ｘ ＤＮ系列，中科院 微电子中心有ＫＷ系列，ＩＲ公司有ＩＲＦ系列。 ２．ＩＧＢＴ（绝缘栅双极晶体管） 为了降低功率ＭＯＳ的通态电阻，研制了 ＩＧＢＴ，图３示出其等效电路。它用Ｐ＋ｎ 取代功率 ＦｅＮ／世界电子元器件１９９６．１ １ Ｄ 目３ ＩＧＢＴ的剖面结构（ａ）和简化的等效电路（ｂ） 简单和安全工作区大的优点，在功率处理能力相 同时，芯片尺寸小，电流密度大。但是，由于引入 少子，就有少子存贮效应，使下降时间延长。ＩＧＢＴ 是当前大功率中频范围的主流器件，１７００Ｖ／８ＯＯＡ 的器件已商品化。 新型槽栅（Ｔｒｅｃｈ）型ＩＧＢＴ结掏能消除寄生的 结型场效应管效应，减轻闩锁效应和增强过剩载 流于注入阴极能力等，因此 槽栅型ＩＧＢＴ能在高 电压快关断的应用中取代ＧＴＯ和晶闸管。 生产ＩＧＢＴ的厂家不少，但国内只有刚通过国 家验收的北京先进（ＢＡＰＴ）公司生产线，即将生产 ＡＰＴ×ＸＧＬ和ＡＰＴ Ｘ Ｘ×ＧＦ系列。国外有东芝 的ＭＧ、ＭＴ单管和ＭＩＧ模块系列，ＩＲ的ＩＲＧＢＣ和 ＩＲＧＢＦ系列。 ３．ＭＣＴ（ＭＯＳ控制晶闸管） ＭＣＴ是在晶闸管（ＳＣＲ）结掏中集成一对Ｍｏｓ ＦＥＴ来控制ＳＣＲ的导通和关断。使ＳＣＲ导通的Ｐ 淘ＭＯＳ称为ＯＮ－ＦＥＴ，使其关断的Ｎ沟ＭＯＳ称为
１０ 阴极 阴极 图４ ＭＣＴ等技电路
。 维普资讯 http://www.cqvip.com ＯＦＦ－ＦＥＴ．见图４：ＯＦＦ－ＦＥＴ的源一漏连接ＰＮＰ管的 基．射极。还有ＯＮ—ＦＥＴ的源．漏连接在ＰＮＰ管集· 射极，这样ＭＯＳ的栅极成为ＭＣＴ的门极。对门极 施加相对于阳极为负脉冲时，ＯＮ·ＦＥＴ导通，其漏 微电流使ＮＰＮ管导通，而ＮＰＮ管叉使ＰＮＰ管导通 这样形成的正反馈过程使ＭＣＴ导通。当对门极 施加相对阳极为止脉冲时，ＯＦＦ－ＦＥＴ导通，ＰＮＰ管 的基极电流中断，正反馈过程 被破坏，ＭＣＴ关断。 ＭＣＴ与ＳＣＲ的主要区别： 前者是电压控制器件而后者是 电流控制器件；门板信号极性 前者相对阳板而后者相对阴极 为基准。 ＭＣＴ的特点：（１）击穿电压 高，可达３０００Ｖ；电流容量大，峰 值电流１０００Ａ。（２）通态压降小， 约为ＩＧＢＴ的１／３。（３）ｄｖ／ｄｔ和ｄｉ， ｄｌ极高。（４）开关速度快，开关 损耗小。（５）结温在２００℃以上 仍可工作。（６）可用简单的熔断 器作短路保护。 从图１ ＭＣＴ虚线预期的界
面专题 Ｃｏｖｅｒ Ｓｔｏｒｙ
ＰＩＣ的广泛应用将引发电子学的义一次革命。因 此，Ｐ１Ｃ产品的开发方兴未艾，任重而道远。 骊山微电子公司已生产汽车专用ＰＩＣ。东芝 有电机控制器Ｔ２Ｂ１７，ＩＲ有驱动器ＩＲ２１ｌ０，Ｕｎｉｔｒｏｄｅ 公司肯ＵＣ系列的各种驱动器，控制器和调制器 等Ｐ１Ｃ。不少著名半导体厂商都有专用的ＰＩＣ。 ５．ＩＰＭ（智能功率模块）
图５ ＩＰＭ的ＬＰ封装和ｓＰ４ｔ装 ｌ Ｊ《般 主 盅 ３－散摊 土曲 卓０件＊片 ４有 与无 表 肚蓑．，ＬＩＩ－件 ｝慧声拓 ●￡畚 ６＿艘 ７痹氧树脯 ８目卓引 脚 号 Ｉ 脚 １（ ｉ ＨＥ Ｉ１ 粗一却捌ｔ荜枉连甚 Ｉ ２－内郜卸刷ｔ卑收
限所示，ＭＣＴ被指望取代ＧＴＯ和ＳＣＲ。因此，近几 年有关功率器件的国际学术会议上，ＭＣＴ及其派 生器件是热门题目之一。 厂商与型号：ＧＥ公司有ＴＡ９７８９、ＴＡ９８３６系列 和模块ＧＥ３００ＡＰ。 ４．ＰＩＣ（功率集成电路） 七十年代初，为了与微处理器接口，将４个 ＮＰＮ达林频管和４个Ｄ锁存器集成在同一芯片上， 开创了既有功率器件又有独立逻辑功能的Ｐ１Ｃ。 目前以双极４￣ＭＯＳ一功率ＭＯＳ兼容的ＢｉＣＤＭＯＳ 结构为主。 ＨＣ的电流，电压额定值取决于ＰＩＣ中器件之 间采用的隔离技术：（１）ＰＮ结隔离可达１００Ｖ／２０Ａ水 平；（２）介质隔离，单端功率输出达到１０００Ｖ／４ＯＡ，多 端功率输出达到５００Ｖ／４０Ａ Ｐ１Ｃ能够将电力电子．微电子一传感电子三者 兼容和集成起来，构成大电子体系。有人预言，
１１
１ＰＭ是采用二次集成技术，将功率开关器件 及相关的驱动、逻辑、过电压、过电流、过热、欠 压和制动等电路集成在一起，用数字信号处理器 （ＤＳＰ）或微处理器进行信号实时处理和监控，即 使发生负载事故或应用不当，也不致损坏１ＰＭ。 图５示出ＡＰＴ公司ＩＰＭ的两种封装结构。 ＩＰＭ的优点是 １）提高可靠性；（２）缩短产品设 计与评估周期；（３）体积小；（４）更便于组合使用。 ＡＰＴ公司有ＭＯＳ的ＩＭＡＴ系列和ＩＧＢＴ的 ＬＲＧＡＴ系列。三菱公司有ＰＭｘ ｘ×ＤＨＡ×ｘ ｘ 系列和ＰＭｘ ｘ×系列。
二、应用 １．高效节能灯和电子镇流器 “战略研究”指出，高效节能灯比自积灯节 电８０％，比普通荧光灯节电３０％。据国家有关方面 介绍，１９９５年全国总发电量为９０５０亿千瓦小时，而
Ｅ０ 世界电子元器件１９９６．１１
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照明用电就占了１０８５亿千瓦小时。如果将全国的 白炽灯都换成节能灯，则年节电９３８亿千瓦小时， 相当于５座长江葛洲坝电站年发电量之和，节电 效益惊人！ 节能灯主要由三基色稀土荧光粉的灯管和 电子镇流器组成。前者能将不可见的紫外线转化 为可见光，从而提高发光率。３０Ｋ￣５０ＫＨｚ的电子 镇流器可配置节能灯，也 可配置普通荧光灯，它取 代５０Ｈｚ的感应式镇流器 能节电１５％左右。例如， 北京师范大学扩建的图 书馆，使用ＢＰＥＣ．ＩＶ型高 质量电子镇流器，配置普 通荧光管，使节约的电量 解决了另一新建楼房的 用电负荷，同时也节约了 变压器扩容所需的基建 投资。 高质量的电子镇流 逆变器的效率高于９５％。 图６的电路分析指出，工作频率应远高于谐 振频率，否则功率ＭＯＳ管的工况将越出安全工作 区或要承受较高的ｄｉ／ｄｔ动态应力，降低可靠性和 效率。 三基色稀土荧光粉和ＢＰＥＣ．ＩＶ型电子镇流 器均是北京电力电子新技术研究开发中心
圈７ ４００Ｖ／１６０ＫＷ ＩＧＢＴ￣变器的主电路 器由电磁辐射（ＥＭ１）滤波器、功率因数修正器 （ＰＦＣ）、高频ＤＣ—ＡＣ逆变器和包括过电压、过电 流、欠压和灯丝预热等保护功能的脉宽调制 （ＰＷＭ）器组成。图６给出一种谐振式Ｄ类逆变器 主电路，工作频率为５０ＫＨｚ。图６中的Ｌ－Ｃｃ—Ｃｐ构 成谐振回路，谐振频率为３１．５ＫＨｚ。功率ＭＯＳ用 Ｍ１ＴＥＬ公司的Ｍ ．５Ｎ４０，和功率ＭＯＳ反并联的续 流二极管可利用功率ＭＯＳ内寄生的体二极管，此
（ＢＰＥＣ）承担技术攻荧和生产的产品。ＢＰＥＣ—ＩＶ型 电子镇流器的功率因数达到０９８７，谐波含量降到 ８％，而市售电子镇流器分别为０ ６５和１３０％ 上。 Ｕｎｉｔｒｏｄｅ公司有功率因数修正器ＵＣ ３８５２，ＵＣ ３８５４－５５系列，有ＰＷＮ控制器ＵＣ３８７１—７２系列。 ２．电机的变频调速传动 “战略研究”指出，我国风机和泵娄负荷占 全国用电量的１，３，采用电力电子技术的交流电机