集成門極換流晶閘管(IGCT)是什么意思

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射極技術，因而使動態損耗降低了約50％，另外，此類器件還在一個芯片上集成了具有良好動態特性的續流二極管，從而以其獨特的方式實現了晶閘管的低通態壓降、高阻斷電壓和晶體管穩定的開關特性有機結合.

IGCT使變流裝置在功率、可靠性、開關速度、效率、成本、重量和體積等方面都取得了巨大進展，給電力電子成套裝置帶來了新的飛躍。IGCT是將GTO芯片與反并聯二極管和柵極驅動電路集成在一起，再與其柵極驅動器在外圍以低電感方式連接，結合了晶體管的穩定關斷能力和晶閘管低通態損耗的優點，在導通階段發揮晶閘管的性能，關斷階段呈現晶體管的特性。IGCT具有電流大、電壓高、開關頻率高、可靠性高、結構緊湊、損耗低等特點，而且造成本低，成品率高，有很好的應用前景。采用晶閘管技術的GTO是常用的大功率開關器件，它相對于采用晶體管技術的IGBT在截止電壓上有更高的性能，但廣泛應用的標準GTO驅動技術造成不均勻的開通和關斷過程，需要高成本的dv/dt和di/dt吸收電路和較大功率的柵極驅動單元，因而造成可靠性下降，價格較高，也不利于串聯。但是，在大功率MCT技術尚未成熟以前，IGCT已經成為高壓大功率低頻交流器的優選方案。

下圖為不對稱IGCT的外形圖.

IGCT與GTO相似，也是四層三端器件，GCT內部由成千個GCT組成，陽極和門極共用，而陰極并聯在一起。與GTO有重要差別的是IGCT陽極內側多了緩沖層，以透明（可穿透）陽極代替GTO的短路陽極。導通機理與GTO完全一樣，但關斷機理與GTO完全不同，在IGCT的關斷過程中，GCT能瞬間從導通轉到阻斷狀態，變成一個pnp晶體管以后再關斷，所以它無外加du/dt限制；而GTO必須經過一個既非導通又非關斷的中間不穩定狀態進行轉換（即"GTO區"），所以GTO需要很大的吸收電路來抑制重加電壓的變化率du/dt。阻斷狀態下IGCT的等效電路可認為是一個基極開路、低增益pnp晶體管與柵極電源的串聯。

IGCT觸發功率小，可以把觸發及狀態監視電路和IGCT管芯做成一個整體，通過兩根光纖輸入觸發信號、輸出工作狀態信號。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 0.5MVA～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，而不需要串聯或并聯。在串聯時，逆變器功率可擴展到100MVA。雖然高功率的IGBT模塊具有一些優良的特性，如能實現di/dt和dv/dt 的有源控制、有源箝位、易于實現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。