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达林顿管

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用于整流、续流等

发布时间:2019-05-16

  电子系统中不可或缺的器件,用于整流、续流等。目前比较多地使用如下三种选择:

  1.高效快速恢复二极管。压降0.8-1.2V,适合小功率,12V左右电源。

  3.肖特基势垒整流二极管SBD。0.4V,适合5V等低压电源。缺点是其电阻和耐压的平方成正比,所以耐压低(200V以下),反向漏电流较大,易热击穿。但速度比较快,通态压降低。

  双管形式——达林顿管。电流倍数:100-1000。饱和压降大,速度慢。下图虚线部分即是达林顿管。

  实际比较常用的是达林顿模块,它把GTR、续流二极管、辅助电路做到一个模块内。在较早期的功率电子设备中,比较多地使用了这种器件。图1-2是这种器件的内部典型结构。

  两个二极管左侧是加速二极管,右侧为续流二极管。加速二极管的原理是引进了电流串联正反馈,达到加速的目的。

  可控硅在大电流、高耐压场合还是必须的,但在常规工业控制的低压、中小电流控制中,已逐步被新型器件取代。

  由于可控硅换流电路复杂,逐步开发了门极关断晶闸管GTO。制造水平达到8KV/8KA,频率为1KHz左右。

  无论是SCR还是GTO,控制电路都过于复杂,特别是需要庞大的吸收电路。而且,速度低,因此限制了它的应用范围拓宽。

  集成门极换流晶闸管IGCT和MOS关断晶闸管之类的器件在控制门极前使用了MOS栅,从而达到硬关断能力。

  其特点是驱动功率小,速度高,安全工作区宽。但高压时,导通电阻与电压的平方成正比,因而提高耐压和降低高压阻抗困难。

  目前的研制水平在1000V/65A左右(参考)。商业化的产品达到60V/200A/2MHz、500V/50A/100KHz。是目前速度最快的功率器件。

  这种器件的特点是集MOSFET与GTR的优点于一身。输入阻抗高,速度快,热稳定性好。通态电压低,耐压高,电流大。

  目前这种器件的两个方向:一是朝大功率,二是朝高速度发展。大功率IGBT模块达到1200-1800A/1800-3300V的水平(参考)。速度在中等电压区域(370-600V),可达到150-180KHz。

  它的电流密度比MOSFET大,芯片面积只有MOSFET的40%。但速度比MOSFET低。

  尽管电力电子器件发展过程远比我们现在描述的复杂,但是MOSFET和IGBT,特别是IGBT已经成为现代功率电子器件的主流。因此,我们下面的重点也是这两种器件。

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