Qu'est-ce que le thyristor à commutation de grille intégrée (IGCT) signifie

Que signifie thyristor à commutation de grille intégrée (IGCT)

Integrated Gate Commutated Thyristors IGCT (Integrated Gate Commutated Thyristors) est un nouveau type de dispositif semi-conducteur de puissance utilisé dans les dispositifs électroniques de puissance géants publiés en 1996. IGCT est un nouveau dispositif de commutation à semi-conducteur haute puissance basé sur la structure GTO, utilisant une structure de porte intégrée pour le disque dur de porte, utilisant une structure de couche tampon et une technologie d'émetteur transparent à l'anode. Il a les caractéristiques d'état passant du thyristor et les caractéristiques de commutation du transistor. Grâce à la structure tampon et à la technologie des émetteurs peu profonds, la perte dynamique est réduite d'environ 50 %. De plus, ce type de dispositif intègre également une diode de roue libre avec de bonnes caractéristiques dynamiques sur une seule puce, de manière à combiner organiquement la faible chute de tension à l'état passant du thyristor, la tension de blocage élevée et les caractéristiques de commutation stables du transistor de sa manière unique

L'IGCT fait de grands progrès en termes de puissance, de fiabilité, de vitesse de commutation, d'efficacité, de coût, de poids et de volume, et apporte un nouveau saut à l'ensemble des dispositifs d'électronique de puissance. L'IGCT intègre une puce GTO avec une diode anti-parallèle et un circuit de commande de grille, puis se connecte à son pilote de grille d'une manière à faible inductance. Il combine les avantages d'une capacité de désactivation stable du transistor et d'une faible perte d'état du thyristor, permet de tirer pleinement parti des performances du thyristor à l'état activé et présente les caractéristiques du transistor à l'état désactivé. IGCT a les caractéristiques d'un courant élevé, d'une haute tension, d'une fréquence de commutation élevée, d'une fiabilité élevée, d'une structure compacte, d'une faible perte, d'un faible coût de fabrication et d'un rendement élevé. GTO avec la technologie des thyristors est un dispositif de commutation courant à haute puissance. Il a des performances supérieures en tension de coupure que les IGBT à technologie transistor. Cependant, la technologie d'entraînement GTO standard largement utilisée provoque un processus d'activation et de désactivation inégal, nécessitant des circuits d'absorption DV/dt et di/dt coûteux et des unités d'entraînement de grille haute puissance, ce qui entraîne une fiabilité réduite et un prix élevé. n'est pas non plus propice à la connexion en série. Cependant, avant la maturité de la technologie MCT haute puissance, l'IGCT est devenu le schéma préféré du courant alternatif haute tension, haute puissance et basse fréquence.

La figure ci-dessous montre le contour de l'IGCT asymétrique

IGCT est similaire à GTO. Il s'agit également d'un dispositif à quatre couches à trois terminaux. Le GCT est composé de milliers de GCT. L'anode et la grille sont partagées, tandis que la cathode est connectée en parallèle. La différence importante avec GTO est qu'il y a une couche tampon à l'intérieur de l'anode IGCT, et l'anode transparente (perméable) est utilisée pour remplacer l'anode de court-circuit de GTO. Le mécanisme d'activation est exactement le même que celui de GTO, mais le mécanisme d'arrêt est complètement différent de celui de GTO. Pendant le processus d'arrêt de l'IGCT, le GCT peut passer instantanément de l'état activé à l'état de blocage, devenir un transistor PNP puis s'éteindre, de sorte qu'il n'a pas de limite externe Du/dt ; Le GTO doit être converti à travers un état instable intermédiaire qui n'est ni allumé ni éteint (c'est-à-dire "Zone GTO"), donc GTO a besoin d'un grand circuit d'absorption pour supprimer le taux de variation Du / dt de la tension réappliquée. Le circuit équivalent de l'IGCT en état de blocage peut être considéré comme la connexion en série d'un circuit ouvert de base, d'un transistor PNP à faible gain et d'une alimentation de grille.

La puissance de déclenchement de l'IGCT est faible. Le circuit de surveillance de déclenchement et d'état et le noyau du tube IGCT peuvent être intégrés dans un tout, et le signal de déclenchement et le signal d'état de fonctionnement peuvent être entrés et sortis via deux fibres optiques. IGCT intègre les avantages de la technologie GTO et du transistor de puissance moderne IGBT. Utilisant la technologie clé selon laquelle les dispositifs d'arrêt haute puissance peuvent être connectés en série de manière simple et fiable, IGCT n'a pas de véritable rival dans le domaine de la moyenne et haute tension et le domaine d'application haute puissance avec une puissance de 0,5 mva 100 mva. Le tableau suivant montre le comparaison des performances des dispositifs de puissance IGBT, GTO et IGCT:

Les avantages de la faible perte et de la commutation rapide de l'IGCT garantissent qu'il peut être utilisé de manière fiable et efficace dans un convertisseur 300 KVA 10MVA sans série ni parallèle. Lorsqu'il est connecté en série, la puissance de l'onduleur peut être étendue à 100 mva. Bien que le module IGBT haute puissance présente d'excellentes caractéristiques, telles que le contrôle actif de di / dt et DV / DT, le serrage actif, la protection contre les courts-circuits facile à réaliser et la protection active, etc. Cependant, en raison des inconvénients d'une perte de conduction élevée, d'un circuit ouvert après dommage et de l'absence de données de fonctionnement fiables à long terme, l'application pratique du module IGBT haute puissance dans un convertisseur basse fréquence haute puissance est limitée. Par conséquent, l'IGCT deviendra le dispositif d'alimentation préféré des convertisseurs de fréquence haute puissance et haute tension.