5SHY6545L0001可控硅模塊,中國的市場

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集成柵極換流晶閘管IGCT(Intergrated Gate Commutated Thyristors)是1996年問世的用于巨型電力電子成套裝置中的新型電力半導體器件。IGCT是一種基于GTO結構、利用集成柵極結構進行柵極硬驅動、采用緩沖層結構及陽極透明發(fā)射極技術的新型大功率半導體開關器件，具有晶閘管的通態(tài)特性及晶體管的開關特性。由于采用了緩沖結構以及淺層發(fā)射極技術，因而使動態(tài)損耗降低了約50％，另外，此類器件還在一個芯片上集成了具有良好動態(tài)特性的續(xù)流二極管，從而以其獨特的方式實現(xiàn)了晶閘管的低通態(tài)壓降、高阻斷電壓和晶體管穩(wěn)定的開關特性有機結合.

IGCT觸發(fā)功率小，可以把觸發(fā)及狀態(tài)監(jiān)視電路和IGCT管芯做成一個整體，通過兩根光纖輸入觸發(fā)信號、輸出工作狀態(tài)信號。IGCT將 GTO技術與現(xiàn)代功率晶體管IGBT的優(yōu)點集于一身，利用大功率關斷器件可簡單可靠地串聯(lián)這一關鍵技術，使得IGCT在中高壓領域以及功率在 0.5MVA～100MVA的大功率應用領域尚無真正的對手。

下表是IGBT,GTO和IGCT三種電力器件的性能比較:

IGCT損耗低、開關快速等這些優(yōu)點保證了它能可靠、高效率地用于300 kVA～10MVA變流器，而不需要串聯(lián)或并聯(lián)。在串聯(lián)時，逆變器功率可擴展到100MVA。雖然高功率的IGBT模塊具有一些優(yōu)良的特性，如能實現(xiàn)di/dt和dv/dt 的有源控制、有源箝位、易于實現(xiàn)短路電流保護和有源保護等。但因存在著導通高損耗、損壞后造成開路以及無長期可靠運行數(shù)據等缺點，限制了高功率IGBT模塊在高功率低頻變流器中的實際應用。因此IGCT將成為高功率高電壓變頻器的首選功率器件。

回顧IGCT器件的發(fā)展史，要從晶閘管說起。晶閘管自從1957年在美國通用公司誕生以來，經過隨后20多年的發(fā)展，已經形成了從低壓小電流到高壓大電流的系列產品，早期的大功率變流器幾乎全部采用晶閘管。半個世紀之后，晶閘管憑借其無與倫比的大容量和可靠性、技術成熟性和價格優(yōu)勢，依舊在大功率變頻調速、高壓直流輸電（HVDC）、柔性交流輸電（FACTS）等領域中廣泛應用。

到了20世紀70年代后期，晶閘管的一種派生器件——門極可關斷晶閘管（GTO）得到了快速發(fā)展。GTO是一種全控型器件，比傳統(tǒng)晶閘管具有更大的靈活性，被廣泛應用于軋鋼、軌道交通等需要大容量變頻調速的場合。但是由于GTO的驅動電路十分復雜且功耗很大，在關斷時還需要額外的吸收電路，因此隨著后來出現(xiàn)的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、IGCT等器件性能不斷提升，GTO逐漸被取代。

自從IGCT誕生以來，由于其具有阻斷電壓高、容量大、通態(tài)損耗低、可靠性高等優(yōu)點，在工業(yè)變頻調速、風電并網、軌道交通等領域廣泛應用。ABB公司針對中壓傳動領域的ACS系列變頻器以及針對風力發(fā)電領域的PCS系列換流器均采用IGCT作為開關器件，并于2017年研制成功了用于軌道交通供電的交交型模塊化多電平變換器（MMC）樣機；我國株洲中車時代電氣股份有限公司（現(xiàn)為株洲中車時代半導體有限公司）生產的IGCT器件也被大量應用于軌道交通領域。

近年來，在新能源輸送和大規(guī)模儲能的驅動下，直流電網在世界各國的發(fā)展勢不可擋。高壓大容量功率半導體器件作為MMC、直流斷路器、直流變壓器、直流耗能裝置等直流主干網絡關鍵裝備的核心元件，是學術研究的前沿話題，也是產業(yè)應用的關注熱點。IGBT具有驅動功率小而且驅動電路簡單、開關速度快、耐壓高、電流大等優(yōu)點，在柔性直流電網中得到了廣泛的應用。而事實上，盡管IGBT優(yōu)勢突出，但是相比電流型器件，仍然存在通態(tài)壓降大、可靠性低、制造成本高等問題，具有很多改進的空間。尤其是在高壓大容量應用中，所使用的開關器件數(shù)量非常大，若能改進這些特性，進一步提高效率和可靠性、減小成本，將會具有很大的吸引力和應用前景。

IEGT(Injection Enhanced Gate Transistor)是耐壓達4KV以上的IGBT系列電力電子器件，通過采取增強注入的結構實現(xiàn)了低通態(tài)電壓，使大容量電力電子器件取得了飛躍性的發(fā)展。 IEGT具有作為MOS系列電力電子器件的潛在發(fā)展前景，具有低損耗、高速動作、高耐壓、有源柵驅動智能化等特點，以及采用溝槽結構和多芯片并聯(lián)而自均流的特性，使其在進一步擴大電流容量方面頗具潛力。另外，通過模塊封裝方式還可提供眾多派生產品，在大、中容量變換器應用中被寄予厚望。 日本東芝開發(fā)的IECT利用了“電子注入增強效應”，使之兼有IGBT和GTO兩者的優(yōu)點：低飽和壓降，寬安全工作區(qū)(吸收回路容量僅為GTO的1/10左右)，低柵極驅動功率(比GTO低兩個數(shù)量級)和較高的工作頻率。器件采用平板壓接式電極引出結構，可靠性高，性能已經達到4.5KV/1500A的水平。