問題22 全控型器件的特點及種類有哪些？

全控型器件又稱為自關斷器件，是指通過控制信號既可以控制其導通，又可以控制其關斷的電力電子器件。典型全控型器件包含門極關斷晶閘管、電力晶體管、電力場效應晶體管、絕緣柵雙極晶體管等。

1．門極關斷晶閘管（Gate Turn-Off Thyristor，GTO）

門極關斷晶閘管是晶閘管的一種派生器件，可以通過在門極施加負的脈沖電流使其關斷，因而屬于全控型器件。GTO的許多性能雖然比絕緣柵雙極型晶體管、電力場效應晶體管要差，但其電壓、電流容量較大，與普通晶體管接近，因而在兆瓦級以上的大功率場合仍有較多的應用。

2．雙極型晶體管（Bipolar Junction Transistor，BJT）

雙極型晶體管是一種耐高電壓、大電流的雙極結型晶體管。在電力電子技術的范圍內，GTR與BJT這兩個名稱是等效的。

BJT與普通雙極結型晶體管的基本原理是一樣的。但是對BJT來說，最主要的特性是耐壓高、電流大、開關特性好，而不像小功率的用于信息處理的雙極型晶體管那樣注重單管電流放大系數、線性度、頻率響應，以及噪聲和溫漂等性能參數。

3．電力晶體管（Power Metal Semiconductor Field-effect Transistor，P-MOSFET）

電力場效應晶體管有結型和絕緣柵型兩種類型，通常指絕緣柵型中的MOS型，簡稱P-MOSFET，或者更簡練地稱為MOS管。結型電力場效應晶體管則一般稱為靜電感應晶體管（SIT）。

P-MOSFET是用柵極電壓來控制漏極電流的，因此它的第一個顯著特點是驅動電路簡單，需要的驅動功率小。第二個顯著特點是開關速度快，工作頻率高。另外，P-MOSFET的熱穩定性優于BJT。但是，P-MOSFET電流容量小、耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置。

4．絕緣柵雙極晶體管（Insulate Gate Bipolar Transistor，IGBT）

BJT和GTO是雙極型電流驅動器件，因為具有電導調制效應，所以其通流能力很強，但開關速度較低，所需驅動功率大，驅動電路復雜。而P-MOSFET是單極型電壓驅動器件，開關速度快，輸入阻抗高，熱穩定性好，所需驅動功率小而且驅動電路簡單。將這兩類器件相互取長補短、適當結合而成的復合器件，通常稱為Bi-MOS器件。IGBT綜合了BJT和MOSFET的優點，因而具有良好的工作特性。因此，從它于1986年開始投入市場以來，就迅速擴展了自身的應用領域，目前已取代了原來的BJT和一部分P-MOSFET的市場，成為中小功率電力電子設備的主導器件，并在繼續努力提高電壓和電流容量，以期進一步取代GTO的地位。