集成门极换流晶闸管(IGCT),也有人称发射极关断晶闸管(ETO),实际上是关断增益为 1 的 GTO,又是把 MOSFET 管从器件(半导体)内部拿到外部的 MCT 管。IGCT 具有透明的发射极与较薄的 N 基区,并将续流二极管集成在同一个结构中。
IGCT 以 GTO 管为基础,在其门极端串联一组 N 沟 MOSFET 管(如 25 只 6 mΩ 管),这组 MOS 管与 GTO 管同步驱动导通,整个系统的压降为 2000÷25×(6×10⁻³)=0.48 V;在其门极端串联一组 P 沟 MOSFET 管(如 7 只 20 mΩ 管)充当齐纳管功能。当 GTO 需要关断时,门极 P 沟 MOS 管先开通、主电流从阴极向门极换流;紧接着阴极 N 沟 MOS 管关断、全部主电流都通过门极流出,然后门极 P 沟 MOS 管关断,IGCT 全部关断。测量表明,IGCT 管主要技术指标如表1-6 所示,其开断能力与 GTO 比较如表1-7 所示。
表1-6 IGCT 主要技术指标
表1-7 IGCT 开断能力与 GTO 比较
在晶闸管(SCR)和 GTO 的发展基础上研制开发的集成门极换向晶闸管(IGCT)是一种新型大功率半导体开关器件,以独特方式将晶闸管的低通态压降、高阻断电压与晶体管稳定的开关特性融为一体。其应用有利于变流装置在功率、可靠性、开关速度、转换速率及成本等各方面进一步提高,给变流器性能带来新的飞跃。
为把大功率电力电子器件设计得尽善尽美,设计者通常希望将晶体管的强关断能力与晶闸管的低通态压降相结合。随微电子学发展,现已研制出多种可将两类器件初步结合的器件,它们在不同程度上发挥了各自最佳性能:导通期间发挥晶闸管性能,关断阶段前恢复类晶体管性能。
表1-8 器件的分类
由表1-8 可见,SCR 在上述器件中处于支配地位,原因在于通过大电流时其损耗最低。目前大功率应用领域最强劲的一对竞争者是采用复杂吸收电路的 GTO 与具有较高内部损耗的 IGBT。而最近研制成功并投入使用的新型器件 IGCT 实现了 SCR 与晶体管最佳性能的完美结合,同时又能满足器件工艺技术要求。