集成门极换流晶闸管(IGCT)原理及驱动PPT课件

集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管（IGCT，Integrated Gate-Commutated Thyristor）是一种高性能功率电子器件，适用于大功率、高频应用。

它结合了晶闸管（thyristor）和摩斯场效应管（MOSFET）的优点，提供了低压降、高效率和高可靠性。

在这篇文章中，我将详细介绍集成门极换流晶闸管的工作原理、特点和应用领域。

让我们了解一下集成门极换流晶闸管的结构。

它由四个层次的PNPN结构组成，与传统的晶闸管相似。

然而，集成门极换流晶闸管在晶体控制结构上引入了摩斯场效应管的特性，使其具有更低的开启电阻和较高的开关速度。

此外，它还引入了专门的门级驱动电路，可以更好地控制晶闸管的导通和关断。

这种设计使得集成门极换流晶闸管在高频开关应用中具有更好的性能。

集成门极换流晶闸管的工作原理也是相对简单和直观的。

当施加正向电压到晶体控制结构时，晶体控制结构中的PN结变为导通状态，从而使得晶闸管导通。

相比传统晶闸管，由于集成了门级驱动电路，集成门极换流晶闸管的开启速度更快，电流上升更快。

当施加反向电压或去掉门级信号时，集成门极换流晶闸管会迅速关闭，从而截止电流。

这种可控性和高效性使得集成门极换流晶闸管在高频应用中非常有用。

集成门极换流晶闸管具有许多优点。

首先，它具有低开启电阻和较小的电压降，使得能量损耗较低。

其次，集成门极换流晶闸管具有较高的开关速度和反向恢复特性，可在高频应用中实现高效能转换。

此外，它还具有稳定的工作特性和较高的可靠性，抗过电流和过压冲击能力强。

最后，集成门极换流晶闸管的封装和散热设计也相对简单，降低了制造成本。

集成门极换流晶闸管在许多领域中都有广泛的应用。

首先，它被广泛应用于交流输电系统和高速列车的牵引系统中，以提供高效率的功率转换和电机控制。

其次，它也用于逆变器和直流电源中，以实现高频开关和能量传输。

此外，集成门极换流晶闸管还被用于电力电子设备、电动汽车和电能储存器等应用中，提供高效率、可靠性和稳定性的电源控制和传输。

集成门极换流晶闸管（IGCT）———原理及驱动电气信息工程学院自动化10-02班卢靖宇541001010225集成门极换流晶闸管（IGCT）集成门极换流晶闸管(Intergrated Gate Commutated Thyristors)1997年由ABB公司提出。

该器件是将门极驱动电路与门极换流晶闸管GCT 集成于一个整体形成的。

门极换流晶闸管GCT是基于GTO结构的一种新型电力半导体器件，它不仅有与GTO相同的高阻断能力和低通态压降，而且有与IGBT相同的开关性能，即它是GTO和IGBT相互取长补短的结果，是一种较理想的兆瓦级、中压开关器件，非常适合用于6kV和10kV的中压开关电路。

主要优点是： IGCT具有电流大、阻断电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、低导通损耗等特点，而且制造成本低，成品率高，有很好的应用前景。

IGCT、GTO和IGBT的比较：比较的器件及容量为:IGCT----4500V/3000A，GTG---4500V/3000A， IGBT----3300V/1200A。

集成门极换流晶闸管（IGCT）的电气符号二、IGCT的结构和工作原理1.IGCT 的分类按内部结构来分，IGCT可以分成以下三类:(l)不对称型(Asymmetric)在结构上是单纯的PNPN晶闸管结构，器件能正向承受高电压，但不具有承受反向电压的能力，也不能流过反向电流。

一般需要从外部并联续流二极管。

(2)反向阻断型(逆阻型)(Reverse blocking)在结构上是一个PNPN晶闸管与一个二极管的串联，电流只能从一个方向(从阳极到阴极)流通，串联的二级管为这类器件提供了承受反向电压的能力。

(3)反向导通型(逆导型)(Reverse conducting)在结构是一个PNPN晶闸管与一个续流二极管的反向并联，电流可以两个方向流通，不能承受反向电压。

由于GCT与续流二极管集成在同一个芯片上，不需要从外部并联续流二极管，变流器在结构上更加简洁，体积更小。

新型电力电子器件—门极集成换向晶闸管（IGCT）新型电力电子器件—门极集成换向晶闸管（IGCT）谢俊虎电力电子摘要：介绍了一种大功率集成器件—集成门极换向晶闸管IGCT(Integrated Gate Commutated Thy- rister)，它具有大电流、高电压、开关频率高、高可靠性、结构紧凑、低损耗的特点，在性能上明显优于目前广泛使用的GTO和IGBT器件。

介绍了IGCT器件的基本结构、工作原理和关键技术，并指出它必将成为大功率应用中的首选电力半导体器件。

关键词：集成门极换向晶闸管；透明发射极；缓冲层；逆导技术Abstract：This paper introduces a high-power integrated device—IGCT(Integrated Gate Commuta- ted Thyrister).It has high current,high voltage,high switching frequency and low-loss character- istics.Its performance is superior to the GTO and IGBT devices.The paper introduces the shructure features,working principle of IGCT,and key technology.It points out that IGCT will become the prior option for high power application.Key words:IGCT; Transparent emitter; Buffer layer; Reverse conduction1前言电力半导体器件是现代电力电子技术的核心之一，它的飞速发展大大拓宽了电力电子技术的应用范围。

目前，广泛使用的电力半导体器件是SCR 、GTO ，IGBT等，这些实用的功率器件在使用方面都存在一定的缺陷。

集成门极换向闸管(IGCT)
集成门极换向品闸管(Integrated Gate CommutatedThyristors-GCT)是一种新颖的大功率电力电子器件，最早由瑞士ABB公司开发并投人市场，使特大功率的变流装置在容量、可靠性、开关速度、效率、成本、重量和体积等方面取得了成功的突破。

GTO晶闸管具有耐压高、电流大、耐浪涌能力强等优点，但是其控制关断的技术难度其大、
门极回路对杂散电感特别敏感、工作可靠性低，使其难以推广。

IGCT 是将门极换向品闸管GCT(改进结构的GTO)、反并联二极管和极低电感的门极驱动器集成起来，使其在导通期间是一个与晶闸管一样的正反馈开关，因而具有通电电流大、开通损耗低和高阻断电压下通态压降低的特点;在关断阶段，它只需1ps左右的时间即可使门极电流达到最大关断电流Ico，在阳极电压上升前，阳极电流已降为零，即具有与品体管模式完全一样的稳定关断特性，工作可靠、关断损耗低。

此外，它无需吸收电路;响应快(延时时间=2~3us，存储时间降到1us)，特别有利于器件的串联应用工况;平板压接工艺提高了可靠性，工作频率范围可达几百赫到几十千赫，与IGBT的开关速度相近;不需外接续流二极管，简化装置结构;内部已集成的门极驱动电路，可保证在最低成本和最低能耗条件下达到最佳运行特性;管芯面积可达130cm (ф100mm)，硅片利用率大大高于IGBT。

综上所述，IGCT具有耐压高、电流大、开关速度高、可靠性高、损耗低、结构紧凑和成品率高等一系列优点，是一种理想的功率开关器件，它在中压调速传动、高动态轧钢传动、大功率电化学变流器和铁
路牵引、高压直流输电、有源滤波器、无功补偿装置等领域具有极好的推广应用前景。

IGCT集成门极换流晶闸管(Intergrated Gate Commutated Thyristors)是一种用于巨型电力电子成套装置中的新型电力半导体器件。

IGCT使变流装置在功率、可靠性、开关速度、效率、成本、重量和体积等方面都取得了巨大进展，给电力电子成套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，结合了晶体管的稳定关断能力和晶闸管低通态损耗的优点，在导通阶段发挥晶闸管的性能，关断阶段呈现晶体管的特性。

IGCT具有电流大、电压高、开关频率高、可靠性高、结构紧凑、损耗低等特点，而且造成本低，成品率高，有很好的应用前景。

IGCT门极驱动电路的原理分析2008-12-01 20:18摘要：在目前的中电压大功率应用领域，占主导地位的功率半导体器件有晶闸管、GTO和IGBT等，这些传统的功率器件在实用方面都存在一些缺陷。

ABB半导体公司率先提出了一种新型功率半导体器件—IGCT。

它的关键思想是将改进结构的GTO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。

在性能上明显优于目前广泛使用的GTO和IGBT器件。

着重对IGCT门极驱动电路的结构和原理进行了介绍和分析。

关键词：IGCT；门极驱动电路；硬驱动前言在电力大功率应用领域中，对理想的功率半导体器件有如下特性要求:电流容量大、开关速度快、开关频率高、结构紧凑、阻断电压高、损耗低、可靠性高、成本低。

但在实际中，由于技术水平的局限，许多功率半导体器件如SCR、GTO、IGBT，虽有很大进展，但在实际应用方面仍存在一些缺陷。

在激烈的市场竞争下，ABB半导体公司推出了一种可以满足这些要求的新型半导体功率开关器件一集成门极换流晶闸管(Integrated Gate Commutated Thyristor)简称IGCT。

它是做了重大改进的GTO，反并联了二极管以及集成门极驱动电路，再与其门极驱动器在外围以低电感方式连接。