¿Qué significa el tiristor conmutado de puerta integrada (IGCT)?

¿Qué significa tiristor conmutado de puerta integrada (IGCT)?

Tiristores conmutados de puerta integrada IGCT (tiristores conmutados de puerta integrada) es un nuevo tipo de dispositivo semiconductor de potencia utilizado en dispositivos electrónicos de potencia gigantes publicados en 1996. IGCT es un nuevo dispositivo de conmutación de semiconductores de alta potencia basado en la estructura GTO, que utiliza una estructura de compuerta integrada para el disco duro de compuerta, que utiliza una estructura de capa intermedia y tecnología de emisor transparente de ánodo. Tiene las características de estado activado del tiristor y las características de conmutación del transistor. Debido a la estructura de amortiguación y la tecnología de emisores poco profundos, la pérdida dinámica se reduce en aproximadamente un 50 %. Además, este tipo de dispositivo también integra un diodo de rueda libre con buenas características dinámicas en un chip, para combinar orgánicamente la baja caída de voltaje en estado activo del tiristor, el alto voltaje de bloqueo y las características estables de conmutación del transistor en su forma única.

IGCT hace un gran progreso en potencia, confiabilidad, velocidad de conmutación, eficiencia, costo, peso y volumen, y brinda un nuevo salto al conjunto completo de dispositivos electrónicos de potencia. IGCT integra el chip GTO con diodo antiparalelo y circuito de accionamiento de compuerta, y luego se conecta con su controlador de compuerta de forma de baja inductancia. Combina las ventajas de la capacidad de apagado estable del transistor y la baja pérdida de estado del tiristor, da un juego completo al rendimiento del tiristor en el escenario y presenta las características del transistor en el escenario. IGCT tiene las características de gran corriente, alto voltaje, alta frecuencia de conmutación, alta confiabilidad, estructura compacta, baja pérdida, bajo costo de fabricación y alto rendimiento. GTO con tecnología de tiristores es un dispositivo común de conmutación de alta potencia. Tiene mayor rendimiento en tensión de corte que los IGBT con tecnología de transistores. Sin embargo, la tecnología de conducción GTO estándar ampliamente utilizada provoca un proceso de encendido y apagado desigual, lo que requiere circuitos de absorción DV / dt y di / dt de alto costo y unidades de conducción de compuerta de alta potencia, lo que resulta en una confiabilidad reducida y un precio alto. tampoco es propicio para la conexión en serie. Sin embargo, antes de la madurez de la tecnología MCT de alta potencia, IGCT se ha convertido en el esquema preferido de CA de alta tensión, alta potencia y baja frecuencia.

La siguiente figura muestra el esquema de IGCT asimétrico

IGCT es similar a GTO. También es un dispositivo de tres terminales de cuatro capas. El GCT está compuesto por miles de GCT. El ánodo y la puerta se comparten, mientras que el cátodo se conecta en paralelo. La diferencia importante de GTO es que hay una capa de amortiguamiento dentro del ánodo IGCT, y el ánodo transparente (permeable) se usa para reemplazar el ánodo de cortocircuito de GTO. El mecanismo de encendido es exactamente el mismo que el de GTO, pero el mecanismo de apagado es completamente diferente al de GTO. Durante el proceso de apagado de IGCT, GCT puede cambiar instantáneamente de encendido a estado de bloqueo, convertirse en un transistor PNP y luego apagarse, por lo que no tiene un límite externo de Du/dt; El GTO debe convertirse a través de un estado inestable intermedio que no esté ni encendido ni apagado (es decir, "área GTO"), por lo que GTO necesita un gran circuito de absorción para suprimir la tasa de cambio Du / dt del voltaje aplicado. El circuito equivalente de IGCT en estado de bloqueo se puede considerar como la conexión en serie de un circuito abierto de base, un transistor PNP de baja ganancia y una fuente de alimentación de compuerta.

La potencia de activación del IGCT es pequeña. El circuito de monitoreo de estado y activación y el núcleo del tubo IGCT se pueden hacer en un todo, y la señal de activación y la señal de estado de trabajo se pueden ingresar y emitir a través de dos fibras ópticas. IGCT integra las ventajas de la tecnología GTO y el moderno transistor de potencia IGBT. Utilizando la tecnología clave de que los dispositivos de apagado de alta potencia se pueden conectar en serie de manera simple y confiable, IGCT no tiene rival real en el campo de voltaje medio y alto y el campo de aplicación de alta potencia con una potencia de 0.5mva 100mva. La siguiente tabla muestra el comparación de rendimiento de dispositivos de potencia IGBT, GTO e IGCT:

Las ventajas de baja pérdida y conmutación rápida de IGCT aseguran que se puede utilizar de manera confiable y eficiente en convertidores de 300 KVA 10MVA sin serie o paralelo. Cuando se conecta en serie, la potencia del inversor se puede extender a 100mva. Aunque el módulo IGBT de alta potencia tiene algunas características excelentes, como control activo de di / dt y DV / DT, sujeción activa, fácil de realizar protección contra corriente de cortocircuito y protección activa, etc. Sin embargo, debido a las desventajas de la alta pérdida de conducción, el circuito abierto después del daño y la falta de datos de operación confiables a largo plazo, la aplicación práctica del módulo IGBT de alta potencia en el convertidor de baja frecuencia de alta potencia es limitada. Por lo tanto, IGCT se convertirá en el dispositivo de potencia preferido de los convertidores de frecuencia de alta potencia y alto voltaje.