电力电子器件发展概况及应用现状

    　MCT最早由美国GE公司研制，是由MOSFET与晶闸管复合而成的新型器件。每个MCT器件由成千上万的MCT元组成，而每个元又是由一个PNPN晶闸管、一个控制MCT导通的MOSFET和一个控制MCT关断的MOSFET组成。MCT工作于超掣住状态，是一个真正的PNPN器件，这正是其通态电阻远低于其它场效应器件的最主要原因。MCT既具备功率MOSFET输入阻抗高、驱动功率小、开关速度快的特性，又兼有晶闸管高电压、大电流、低压降的优点。其芯片连续电流密度在各种器件中最高，通态压降不过是IGBT或GTR的1/3，而开关速度则超过GTR。此外www.cechina.cn，由于MCT中的MOSFET元能控制MCT芯片的全面积通断，故MCT具有很强的导通di/dt和阻断dV/dt能力，其值高达2000A/ s 和2000V/ s。其工作结温亦高达150～200℃。
　
    　已研制出阻断电压达4000V的MCT，75A/1000VMCT已应用于串联谐振变换器。 随着性能价格比的不断优化，MCT将逐渐走入应用领域并有可能取代高压GTO，与IGBT的竞争亦将在中功率领域展开。

功率集成电路（PIC）

   　 PIC是电力电子器件技术与微电子技术相结合的产物，是机电一体化的关键接口元件。将功率器件及其驱动电路、保护电路、接口电路等外围电路集成在一个或几个芯片上，就制成了PIC。一般认为，PIC的额定功率应大于1W。功率集成电路还可以分为高压功率集成电路（HVIC）、智能功率集成电路（SPIC）和智能功率模块（IPM）。
　　
    　HVIC是多个高压器件与低压模拟器件或逻辑电路在单片上的集成，由于它的功率器件是横向的、电流容量较小，而控制电路的电流密度较大，故常用于小型电机驱动、平板显示驱动及长途电话通信电路等高电压、小电流场合。已有110V/13A和550V/0.5A、80V/2A/200kHz以及500V/600mA的HVIC分别用于上述装置。

    　SPIC是由一个或几个纵型结构的功率器件与控制和保护电路集成而成，电流容量大而耐压能力差，适合作为电机驱动、汽车功率开关及调压器等。

   　 IPM除了集成功率器件和驱动电路以外，还集成了过压、过流、过热等故障监测电路，并可将监测信号传送至CPU，以保证IPM自身在任何情况下不受损坏。当前，IPM中的功率器件一般由IGBT充当。由于IPM体积小、可靠性高、使用方便，故深受用户喜爱。IPM主要用于交流电机控制、家用电器等。已有400V/55kW/20kHzIPM面市。

    　自1981年美国试制出第一个PIC以来，PIC技术获得了快速发展；今后，PIC必将朝着高压化、智能化的方向更快发展并进入普遍实用阶段。

电力电子器件发展展望

新材料的应用

   　 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。除此之外www.cechina.cn，近年来还出现了很多性能优良的新型化合物半导体材料www.cechina.cn，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。

砷化镓材料

    　GaAs是一种很有发展前景的半导体材料。与Si相比，GaAs有两个独特的优点：①禁带宽度能量为1.4eV，较Si的1.1eV要高。正因如此，GaAs整流元件可在350℃的高温下工作（Si整流元件只能达200℃），具有很好的耐高温特性，有利于模块小型化；②GaAs材料的电子迁移率为8000cm2/Vs，是Si材料的5倍，因而同容量的器件几何尺寸更小，从而可减小寄生电容，提高开关频率（1MHz以上）。　　

    　当然，由于GaAs材料禁带宽度大，也带来正向压降比较大的不利因素www.cechina.cn，不过其电子迁移率可在一定程度上补偿这种影响。

    　GaAs整流元件在Motorola公司的一些老用户中间，广泛用于制作各种输出电压（12V、24V、36V、48V）的DC电源，用于通信设备和计算机中。预计，随着200V耐压GaAs整流器件生产工艺技术的改进，器件将获得优化CONTROL ENGINEERING China版权所有，应用领域将会不断扩大。

碳化硅材料

    　SiC是目前发展最成熟的宽禁带半导体材料，作为Si和GaAs的重要补充，可制作出性能更加优异的高温（300～500℃）、高频、高功率、高速度、抗辐射器件。SiC高功率、高压器件对于公电输运和电动
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