O que significa tiristor comutado de porta integrada (IGCT)

O que significa tiristor comutado por porta integrada (IGCT)

Tiristores Comutados por Porta Integrada IGCT (Tiristores Comutados por Porta Integrada) é um novo tipo de dispositivo semicondutor de potência usado em dispositivos eletrônicos de potência gigantes publicados em 1996. O IGCT é um novo dispositivo de comutação de semicondutores de alta potência baseado na estrutura GTO, usando estrutura de porta integrada para disco rígido de porta, usando estrutura de camada de buffer e tecnologia de emissor transparente de ânodo. Tem as características de estado ligado do tiristor e as características de comutação do transistor. Devido à estrutura de buffer e tecnologia de emissor raso, a perda dinâmica é reduzida em cerca de 50%. Além disso, este tipo de dispositivo também integra um diodo de roda livre com boas características dinâmicas em um chip, de modo a combinar organicamente a baixa queda de tensão do tiristor, alta tensão de bloqueio e as características de comutação estáveis ​​do transistor em sua maneira única

A IGCT faz grande progresso em potência, confiabilidade, velocidade de comutação, eficiência, custo, peso e volume, e traz um novo salto para o conjunto completo de dispositivos eletrônicos de potência. O IGCT integra o chip GTO com diodo antiparalelo e circuito de acionamento de portão e, em seguida, conecta-se ao seu driver de portão de maneira de baixa indutância. Ele combina as vantagens da capacidade de desligamento estável do transistor e baixa perda de estado do tiristor, dá um desempenho completo ao desempenho do tiristor no estágio on e apresenta as características do transistor no estágio off. IGCT tem as características de grande corrente, alta tensão, alta frequência de comutação, alta confiabilidade, estrutura compacta, baixa perda, baixo custo de fabricação e alto rendimento. GTO com tecnologia de tiristor é um dispositivo comum de comutação de alta potência. Possui maior desempenho em tensão de corte que o IGBT com tecnologia de transistor. No entanto, a tecnologia de acionamento GTO padrão amplamente utilizada causa processos de ativação e desativação desiguais, exigindo circuitos de absorção DV / dt e di / dt de alto custo e unidades de acionamento de portão de alta potência, resultando em confiabilidade reduzida e alto preço. também não é propício para a conexão em série. No entanto, antes da maturidade da tecnologia MCT de alta potência, o IGCT tornou-se o esquema preferido de CA de alta tensão, alta potência e baixa frequência.

A figura abaixo mostra o contorno do IGCT assimétrico

IGCT é semelhante ao GTO. É também um dispositivo terminal de quatro camadas e três. O GCT é composto por milhares de GCTs. O ânodo e a porta são compartilhados, enquanto o cátodo são conectados em paralelo. A diferença importante do GTO é que há uma camada de buffer dentro do ânodo IGCT, e o ânodo transparente (permeável) é usado para substituir o ânodo de curto-circuito do GTO. O mecanismo de ligar é exatamente o mesmo do GTO, mas o mecanismo de desligar é completamente diferente do do GTO. Durante o processo de desligamento do IGCT, o GCT pode mudar instantaneamente do estado ligado para o estado de bloqueio, tornar-se um transistor PNP e depois desligar, portanto, não possui limite Du / dt externo; O GTO deve ser convertido através de um estado instável intermediário que não está ligado nem desligado (ou seja, "Área GTO"), então GTO precisa de um grande circuito de absorção para suprimir a taxa de mudança Du / dt da tensão reaplicada. O circuito equivalente do IGCT em estado de bloqueio pode ser considerado como a conexão em série de uma base de circuito aberto, transistor PNP de baixo ganho e fonte de alimentação de porta.

A potência de disparo IGCT é pequena. O circuito de monitoramento de disparo e estado e o núcleo do tubo IGCT podem ser feitos em um todo, e o sinal de disparo e o sinal de estado de trabalho podem ser inseridos e emitidos através de duas fibras ópticas. O IGCT integra as vantagens da tecnologia GTO e o moderno transistor de potência IGBT. Usando a tecnologia chave que os dispositivos de desligamento de alta potência podem ser conectados em série de forma simples e confiável, IGCT não tem rival real no campo de média e alta tensão e no campo de aplicação de alta potência com potência de 0,5 mva 100 mva. comparação de desempenho de dispositivos de energia IGBT, GTO e IGCT:

As vantagens de baixa perda e comutação rápida do IGCT garantem que ele possa ser usado de forma confiável e eficiente em conversores de 300 KVA 10MVA sem série ou paralelo. Quando conectado em série, a potência do inversor pode ser estendida para 100mva. Embora o módulo IGBT de alta potência tenha algumas características excelentes, como controle ativo de di / dt e DV / DT, fixação ativa, proteção de corrente de curto-circuito fácil de realizar e proteção ativa, etc. No entanto, devido às desvantagens de alta perda de condução, circuito aberto após danos e sem dados de operação confiáveis ​​a longo prazo, a aplicação prática do módulo IGBT de alta potência no conversor de baixa frequência de alta potência é limitada. Portanto, o IGCT se tornará o dispositivo de energia preferido do conversor de frequência de alta potência e alta tensão.