逆变器功率器件如何选择

关键字：逆变器

 功率器件 

　　逆变器的主功率元件的选择至关重要，目前使用较多的功率元件有达林顿功率晶体管
（

GTR），功率场效应管（MOSFET），绝缘栅晶体管（IGBT）和可关断晶闸管（GTO）

等。在小容量低压系统中使用较多的器件为

MOSFET，因为 MOSFET 具有较低的通态压降

和较高的开关频率；

 在高压中容量系统中一般均采用 IGBT 模块，这是因为 MOSFET 随着

电压的升高其通态电阻也随之增大，而

IGBT 在中容量系统中占有较大的优势；而在特大

容量（

100KVA 以上）系统中，一般均采用 GTO 作为功率元件。

　　⑴

 功率器件的分类：

　　

① GTR 电力晶体管（Giant Transistor）：

　　

GTR 功率晶体管即双极型晶体管（bipolar transistor），所谓双极型是指其电流由电子

和空穴两种载流子形成的。一般采用达林顿复合结构。它的优点是：高电流密度和低饱和电
压。它的缺点即

MOSFET 的优点（见下）。

　　

② MOSFET （Metal Oxide Semiconductor Field Effect Tyansistor）

　　功率场效应模块（金属氧化物场效应管）：其优点是：
　　？

 开关速度快：功率 MOSFET 又称 VDMOS，是一种多子导电器件，参加导电的是多

数载流子，没有少子存储现象，所以无固有存储时间，其开关速度仅取决于极间寄生电容
故开关时间极短（小于

50－100ns），因而具有更高的工作频率（可达 100KHz 以上）。

　　？

 驱动功率小：功率 MOSFET 是一种电压型控制器件，即通断均由栅极电压控制。完

全开通一个功率

MOSFET 仅需要 10－20 毫微秒库仑的电荷，例如一个 1 安培、10 毫微秒宽

的方波脉冲，完全开通一个功率

MOSFET 仅需要 10 毫微秒的时间。另外还需注意的是在特

定的下降时间内关断器件无需负栅脉冲。由于栅极与器件主体是电隔离的，因此功率增益高，
所需要的驱动功率很小，驱动电路简单。
　　？

 安全工作区域（SOA）宽：功率 MOSFET 无二次击穿现象，因此其 SOA 较同功率

的

GTR 双极性晶体管大，且更稳定耐用，工作可靠性高。

　　？

 过载能力强：功率 MOSFET 开启电压（阀值电压）一般为 2－6v，因此具有很高的

噪声容限和抗干扰能力。
　　？

 并联容易：功率 MOSFET 的通态电阻具有正稳定系数（即通态电阻随结温升高而

增加），因而在多管并联时易于均流，对扩大整机容量有利。
　　？

 功率 MOSFET 具有较好的线性，且对温度不敏感。因此开环增益高，放大器级数相

对可减少。
　　？

 器件参数一致性较好，批量生产离散率低。

　　功率

MOSFET 的缺点：导通电阻大，且随温度升高而增大。？

　　⑵

 功率 MOSFET 的主要参数特性：

　　

① 漏源击穿电压（V） V（BR）DSS ：是在 UGS ＝0 时漏极和源极所能承受的最大电

压，它是结温的正温度系数函数。
　　

② 漏极额定电流 ID ：ID 是流过漏极的最大的连续电流，它主要受器件工作温度的限