IGCT應用的適用范圍
與GTO和IGBT相比,IGCT具有損耗低、開關速度快、內部機械部件極少等特點,因而保證了IGCT有較低的成本和緊湊的結構,能可靠、高效地應用于各種驅動控制、靜態無功補償器SVG、感應加熱諧振轉換器、靜態阻斷器等各種電力變流器及柔性交流輸出系統FACTS和民用電力市場。對中壓大功率應用,可利用IGCT能簡單、可靠串聯這一關鍵技術。
由于最新技術的飛躍,IGCT未來的發展仍有巨大的潛力。主要是降低指定裝置的成本,其新技術可以歸納為4個領域:二極管的發展(無吸收二極管)、阻斷電壓(6kV,9kV)、封裝(塑料、水冷器件、低溫鍵合、應變緩沖片)及鈍化技術(無機鈍化)??梢灶A計,提高可靠性和降低成本是未來發展的動力。實際上是要求改進目前的封裝技術,并在封裝中集成其他功能,如驅動電路和保護電路。因而封裝技術很有可能成為將來重要的研究課題。
綜上所述,IGCT在功率、可靠性、速度、效率、成本、質量和體積等方面均達到了新的性能標準,并在未來的發展中仍有很大的潛力,隨著人們的不斷認識,它必將成為大功率應用中首選的電力半導體器件。
IGCT包含了未來電力電子應用技術所需的重要技術,是對電力電子技術的重大貢獻,由于其存儲時間短,不同器件間關斷時間偏差極小。因此,特別適用于串聯使用,其優越的關斷特性可以進行無吸收逆變器的設計,即使在數萬赫茲的頻率下工作,IGCT亦能應付其復雜短暫的控制過程。
IGCT將GTO技術與現代功率晶體管IGBT的優點集于一身,利用大功率關斷器件可簡單可靠地串聯這一關鍵技術,使得IGCT在中高壓領域以及功率在0.5~100MVA的大功率應用領域尚無真正的對手。由于IGCT在大功率電力電子應用中公認的重要性,目前已開始在世界范圍內掀起了對IGCT器件技術研究的熱潮。
IGCT應用的可靠性
在實際應用中,可靠性是衡量電力電子裝置的一個重要指標,裝置中所用的分立元件數目越少,其可靠性就越高??煽啃砸话阌檬剩‵IT)來表示,FIT依賴于許多因素,如芯片數、鍵合線、焊接質量、結終端結構、工作溫度、機械和電應力等。單個半導體芯片典型的固有失效率為10FIT(即109器件工作時內有10次故障)。門極自身含有許多有源和無源元件,其失效率約為500FIT。采用不同元件的逆變器的失效率不同。表1-12給出了用于大功率逆變器(3MVA /600Hz)的GTO、IGBT和IGCT的比較??梢?,IGCT在可靠性、損耗、質量、體積、熱循環能力、模塊化水平等指標方面都優于GTO和IGBT。
當器件的電流增加時,失效率也會相應的提高。由于可靠性要求總的元件數低于一定值,因而使用時在價格和可靠性兩方面難以做到很好的協調,需折衷考慮。
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