重庆地区：电力电子技术精品课程网络培训班级讨论总结

第一篇：重庆地区：电力电子技术精品课程网络培训班级讨论总结

重庆地区：电力电子技术精品课程网络培训班级讨论总结

1.您在“电力电子技术”教学工作中遇到的主要困难是什么？您是如何解决的？

“电力电子技术”教学中有许多困难，一是教材的形象比喻较少，如：负载谐振换流，为什么负载电压可以是接近正弦波？为什么器件可以关断？

需要讲解电感电容并联谐振的基本原理，分析电流的变化波形，从电流减小到晶闸管维持电流时，管子就自然关断。这个动态过程比较复杂，对普通学生理解有很大困难，我们是采用计算机仿真方法，用仿真的实际波形来建立认知和思维方式，达到学生理解的目的。

又如：三相整流电路电压输出波形和三相交－交变频电路电流波形特点复杂图中曲线较多，学生要看清六相线电压波形开始比较混乱，只通过PPT和动画播放很难让学生深入掌握相控换向的基本规律。我们讨论的结果是，采用教师粉笔和多媒体结合的方式，通过手画波形进行逐步分析讲解，总结上半桥换流的原则（谁高谁导通）和下半桥换流原则（谁低谁导通）。

2.目前您使用的《电力电子技术》教材章节是否合理？教学过程中有何问题、体会、意见及建立。

目前，我们几所学校都采用王兆安《电力电子技术》第四版，该教材的章节结构比较合理，但教学过程中对一些原理的讲解感到需要教师增加很多比喻和形象的解释，因此，希望教材对一些高难度的原理解释中增强形象比喻，否则老师的理解不够深入、学生自学起来比较困难，尤其是对部分较差的同学存在较大的难度，建议教材编写增加形象比喻的解释和教学经验的体会和总结良好学习技巧说明。比如多重化、多电平、软开关谐振换流和负载谐振换流等，目前较好的学习心得比较少，希望裴教授能将多年的教学心得融入教材中。以下是几点体会与建议：

① 合理运用现代化教学手段

提高教学效率

电力电子技术课堂教学的最大特点就是电路图和波形图较多，实践性强。随着电力电子技术的不断发展，内容不断增加，如何增强学生的学习兴趣，使学生较好地掌握课程内容，多媒体动画和计算机仿真在教学中有不可比拟的优势。比如，教学中的各典型电路部分涉及众多的电压、电流波形分析，可以制作适合本课程特点的多媒体课件，提高课程的教学效果。为解决有关波形演示问题，用Flash制作了波形演示动画，演示时，控制角可任意选择，各波形可连续画出，也可点动画出，非常方便课堂教学，取得了很好的课堂教学效果。

② 开展EDA实验计算机软件仿真

提高实训教学效果 随着计算机应用的迅速普及，在教学实践的过程中，结合理论教学的进程，利用计算机的电子设计自动化软件在计算机上进行基础验证模拟仿真实验，作为教学的补充，使学生增强对电路的感性认识，掌握各种仪器的基本使用、电路参数的测试方法。实验由教师结合教学内容通过多媒体教学平台演示完成，再由学生练习。通过人机对话的方式，能使每个人都能亲自动手搭接电路，进行元件接线，参数设定。软件Matlab/Simulink有完善的电力电子工具包SimPowersystem，其中有各种器件、电源、负载、测量和波形显示元件等，可以搭建各种电力电子电路。比如，学生根据整流与有源逆变实验原理图，自由地设计各种不同的实验。通过选择实现单相整流、三相桥式整流、三相桥式有源逆变等多种实验。也可通过脉冲控制开关的闭合或分断，来模拟晶闸管开路故障、驱动脉冲丢失故障等实验。设置负载电感Ld和负载电阻Rd的数值可以组合成多组不同负载参数的纯阻性负载、感性负载等。通过软件可随时调整和修改元器件参数，分析各元件参数对电路的作用与影响，所以调试和测量本身就是最好的学习过程。

下面是重庆班级讨论后，利用Matlab/Simulink软件搭建的交交变频仿真系统（不知是否能对教学提供有用的帮助，仅作参考）。

图1 采用余弦交点法的AC－AC变频控制仿真系统

Ur Ud Id Wave of Cosine Modulation Signal600Ud400UrVoltage/V Current/A200Id0-200-400-60000.020.040.06t/s0.080.10.120.14

图2余弦交点法单相AC－AC变频输出电压仿真波形

③ 多途径提供信息 激活创造思维

现代科技飞速发展的今天，电力电子技术作为弱电与强电的桥梁，正在与微电子技术和自动控制技术相辅相成快速发展，还与多个学科相互渗透，电力电子技术已经成为当今世界经济的重要支柱。当前的学习是基于资源的学习，网络、专业书籍、报刊等都是可以利用的重要资源。充分利用这些资源，教师可以冲破单一教材的狭隘视野，获得内容更加丰富、形式更加多样的教学内容，开拓学生眼界。同时，不断向学生提供各种有利于学习新知识的信息，让学生在有效信息的引导下，在已有知识基础上，一步步地建构自己的新知识，有利于激活学生的创造思维。

3.对您所熟悉的“电力电子技术”课程网站的内容及形式有何意见及见解。

课程网站设计好，信息资料比较丰富动画仿真目前也必较多，对学生学习起到了良好的作用，对此重庆地区班级讨论结果给予很好的称赞。（西安交通大学 电力电子技术精品课程网站）

4.实验学时数、实验设备的限制与学生动手能力培养间的矛盾，您是如何协调，解决的？

实验学时少，实验设备少与学生动手能力培养间的矛盾是客观存在的，解决的办法是通过引入全国（地区）大学生的各类涉及电力电子技术相关知识的比赛来提高学生的学习热情，自己参加学校大学生业余电子技术俱乐部，通过竞赛达到解决实验设备少的矛盾，（万用表、烙铁、示波器、元器件、多年遗留下来的各种功能齐备功能模块或板等）较好地解决了学生动手能力培养的矛盾，重庆科技学院每年参加全国（地区）各类大学生竞技比赛获得都奖状都是重庆赛区第一（奖项数量第一、奖项等级最高）。重庆高校普遍公认。5.您对本次培训有何期待？希望主讲人再补充些什么内容？

本次培训收获很大，这种网络培训模型值得肯定，对教师有很大的业务水平帮助，增加了学习交流平台，提高了业务钻研的激情，重庆学员感到满意，对裴老师的讲解感到细致入微，对以后的学生授课有较大的启发示范作用。

重庆地区班级讨论组： 重庆科技学院

李鹏飞

2010.3.20

于全国高校教师网络培训中心重庆西南大学培训分中心

第二篇：安徽省分中心电力电子技术班级讨论总结范文

【安徽省分中心】电力电子技术班级讨论总结

议题1的讨论总结：

在“电力电子技术”教学工作中，我们遇到的主要困难有：

1）高职高专学生基础和理解能力相对较为薄弱，加上对前导课程内容掌握地不够扎实，导致在本课程的教学活动中，学生的学习进度较为缓慢；

2）对于电路波形分析部分，由于内容比较抽象，学生理解起来较为困难； 3）对高职学生来说，学生自学能力比本科生较弱一些，因此使得在有限的学时内讲授复杂难懂的知识较为吃力；

4）在教学过程中，经常会遇到学生基础差别较大的问题。

综合安徽省各校老师的观点，我们采取的解决办法有：讲授时先对牵涉到的基础知识进行简要复习，使各专业课程联系起来；对学生基础差别较大的问题，根据不同的学生提出不同的要求，尽可能地做到因材施教；在讲授知识点时尽量多举与生活贴近的例子，这样学生对知识点不会感觉到特别地陌生，同时也有利于学生对知识点的理解和消化。此教学技巧也使我们在这次培训中受益匪浅，非常感谢王教授和裴教授在讲授过程中的形象又贴切的比喻。

议题2的讨论总结：

目前使用的教材章节基本合理，首先介绍电力电子器件结构和工作原理，进而介绍电力电子电路，包括直流—交流电路、交流—直流电路、直流—直流电路、直流—交流电路，最后介绍一些具体的应用，包括PWM控制技术、软开关技术等，但教材对于专科及职业学校的学生来说难度较高，对理论部分的知识难以理解，应用方面也较少。对此我们采取的办法是多讲基础，多从宏观上去讲解，对于部分章节也会做出适当的删减。所以我们期望教材中能增添适当的例题、习题和答案以加强学生对此部分知识的应用。

议题3的讨论总结：

正如王教授在培训中所说，对于精品课程来说，网站的建设是至关重要的，希望课程网站上有充足的资源，有供教师使用以提高教学水平的模块，也有供学生自学参考的模块；也希望电子教案和课件均可下载，供师生使用，这样也可使学生在课外时间能有更多的学习资源，从而保证课堂教学的顺畅进行。

议题4的讨论总结：

实验设备方面，我们班级有的老师说学校的实验设备较为缺乏，也有老师说实验设备过于封闭，缺乏硬件支持，加上实验学时数的限制等，不能很好的达到对学生动手能力培养的教学目标。

对此，在日常教学活动中，我们会搜集废旧的相关设备供学生拆装，但效果毕竟不够明显；一般来说，我们也会在课程最后集中带领学生去本科院校做实验，也会写书面报告向学校申请加大对电力电子方向的实验设备的投入，争取与教材保持同步。

为了弥补此方面的不足，我们期望能有其他的教学手段如实验仿真等来充实教学，这样教学效果将会更好。

议题5的讨论总结：

对于本次培训，我们一致认为培训内容较为充实，收获不小，对我们提高教学能力，把握具体课堂教学有很大的帮助。希望以后还能有更多的机会参与电力电子技术的相关培训，希望王教授和裴教授能针对高职高专和三本类院校的特点，多介绍一些实际应用知识，多传授宝贵经验，我们将非常感谢。王教授、裴教授，您们辛苦了！

安徽省分中心班长 张亚芳

2010.3.20

第三篇：电力电子技术云南中心班级讨论总结

《电力电子技术》云南中心班级讨论总结

玉溪师范学院

杨艳蓉

1、《电力电子技术》在教学中遇到的主要困难是什么？如何解决？

答：在地区性院校普遍存在实验条件差，实习基地少、学生基础薄弱等困难。于是，这门应用性很强的横跨电力、电子和控制三大领域的电气类专业课程在授课过程中主要遇到的困难就是学生听课比较吃力、兴趣不高，无法将电机、电子技术及直流拖动的专业基础知识很好地与本课程连挂起来。老师在授课时要复习电子技术（讲授触发电路时）、电机等知识，而现在《电力电子技术》课时只有54节理论，出现授课内容多与课时少之间的矛盾；再者，由于实验室是集成柜式的实验台，对于电力电子器件一节的讲述，学生无法看到的电力电子器件，觉得很抽象。

对于这些困难我们主要是在边加强学生的基础课程、先修课程等基础知识的学习的同时，在授课过程中尽可能从学生十非熟知的知识点入手而引出新的知识点并用通俗、简洁的话总结归纳来巩固知识点，提高学习兴趣。比如，在讲述三全控桥整流电路的工作原理时，大部分学生对于六相电压波的排顺和输出画波形的绘制很难接受和理解。在讲述这部分内容时，我先从同学熟知的三相电压推出六相电压波形，让学生从熟知的三相电压波形顺序而得到六相电压波顺序（通过在黑板上画图得到）。然后结合三相全控桥整流电路图推出为什么每只管子都连续导通1200而输出的每段波形只能连续600，即，同组别接线的相与相之间的换相间隔是600，不同组别接线的相与相 之间的换相间隔是1200。

2、目前使用的《电力电子技术》教材章节结构是否合理？教学过程中有何问题、体会、意见和建议？

答：感觉总体结构还是比较合理。

建议：电力电子技术是一门横跨电力、电子、控制三大领域的一门技术性和应用都很强的学科，国际电气工程师协会曾这样评价电力电子技术：电力电子技术的发展水平标志着一个国家和地区的工业发展水平。本人认为电力电子技术的发展可以分为两大块：一块是电力电子器件的发展；一块是控制技术的发展。可以这么说在80年代以前各国在工业领域内电力电子技术的发展和竞争主要是的电力电子器件的发展和竞争，而80年代中期，特别是90年代后电力电子器件的发展技术已相当成熟。所以，本人认为在未来十年乃至更长的时间内各国工业的发展和竞争主要就是电力控制技术水平的发展和竞争。

基于此，本人建议在《电力电子技术》教材的改编中是否需要强化控制环节的知识点？比如，在单相整流电路之后将触发电路独立成为一章？而将以往的触发电路和驱动电路的知识点都融合在这一章中，并且在本章的概述中多介绍一些目前新兴的电力控制技术。另，在教材中加附录，将工业上、电力系统中目前常用的整流-逆变电路、触发电路（驱动电路）图附加在附录中。

5、您对本次培训有何期待？希望主讲人再补充什么内容？

答：希望主讲教授多指导电力电子领域内科研方向、行业方向及发展前沿知识。

第四篇：电力电子技术课程总结

学 号：1111111111

Hefei University

功率变换技术课程综述

报告题目：IGBT研究现状及发展趋势

专业班级： XXXXXXXXXXXX 学生姓名： XXX 教师姓名： ZZZZZ老师 完成时间： 2017年5月14日

IGBT研究现状及发展趋势

中 文 摘 要

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），绝缘栅双极型晶体管，是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大；MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。

关键词：IGBT；半导体；研究现状；发展前景

Present situation and development trend of IGBT research

ABSTRACT IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), insulated gate bipolar transistor, is composed of BJT(bipolar transistor)and MOS(insulated gate FET)composite full controlled voltage composed of driven power semiconductor devices, has the advantages of high input impedance and low conductance GTR with MOSFET through the two aspects pressure drop.The GTR saturation voltage is reduced, the carrier current density is large, but the driving current is large.The driving power of MOSFET is very small and the switching speed is fast, but the turn-on voltage drop is large and the carrier current density is small.IGBT combines the advantages of the above two devices, small driving power and lower saturation voltage KEYWORD:IGBT;Semiconductor;Status;Development prospect.一、引言..............................................................................................................1

二、IGBT介绍.....................................................................................................1 2.1 什么是IGBT..........................................................................................1 2.2 IGBT的各种有关参数...........................................................................1 2.3驱动方式及驱动功率..............................................................................2

三、存在的问题....................................................................................................4

四、研究现状........................................................................................................5

五、发展趋势........................................................................................................6 参考文献................................................................................................................7

一、引言

自20 世纪50 年代末第一只晶闸管问世以来, 电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台, 以此为基础开发的可控硅整流装置, 是电气传动领域的一次革命, 使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代, 这标志着电力电子的诞生。

进入70 年代晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品, 普通晶闸管不能自关断的半控型器件, 被称为第一代电力电子器件。随着电力电子技术理论研究和制造工艺水平的不断提高, 电力电子器件在容易和类型等方面得到了很大发展, 是电力电子技术的又一次飞跃, 先后研制出GTR.GTO, 功率MOSFET 等自关断全控型第二代电力电子器件。而以绝缘栅双极晶体管(IGBT)为代表的第三代电力电子器件, 开始向大容易高频率、响应快、低损耗方向发展。

二、IGBT介绍

2.1 什么是IGBT 绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是在金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)和双极晶体管(Bipolar)基础上发展起来的一种新型复合功率器件，具有MOS输入、双极输出功能。IGBT集Bipolar器件通态压降小、载流密度大、耐压高和功率MOSFET驱动功率小、开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好的优点于一身。作为电力电子变换器的核心器件，为应用装置的高频化、小型化、高性能和高可靠性奠定了基础。

自IGBT商业化应用以来，作为新型功率半导体器件的主型器件，IGBT在1—100kHz的频率应用范围内占据重要地位，其电压范围为600V—6500V，电流范围为1A—3600A(140mm x 190mm模块)。IGBT广泛应用于工业、4C(通信、计算机、消费电子、汽车电子)、航空航天、国防军工等传统产业领域以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。采用IGBT进行功率变换，能够提高用电效率和质量，具有高效节能和绿色环保的特点，是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术，因此被称为功率变流产品的“CPU”、“绿色经济之核”。在未来很长一段时间内，为适应全球降低CO2排放的战略需要，IGBT必将扮演更为重要的角色，是节能技术和低碳经济的重要支点。

2.2 IGBT的各种有关参数

2.2.1容量

低功率IGBT应用范围一般都在600V、1KA、1KHZ以上区域，为满足家电行业的需求，ST半导体，三菱公司推出低功率IGBT产品，适用于微波炉，洗衣机等。而非传统性IGBT采用薄片技术，在性能上高速，低损耗，在设计600V-1200V的IGBT时，其可靠性最高。2.2.2 开关频率

IGBT的开通过程按时间可以分为四个过程，如下：第一：门射电压Vge小于阀值电压Vth时。其门极电阻RG和门射电容CGEI的时间常数决定这一过程。当器件的集电极电流IC 和集射电压VCE均保持不变时，CGEI就是影响其导通延迟时间tdon的唯一因素。第二：当门射电压Vge达到其阀值电压时，开通过程进入第二阶段，IGBT开始导通，其电流上升速率dI/dt的大小与门射电压Vge和器件的跨导gfs有如下关系：dIc/dt=gfs（Ic）＊dVge/dt。其中，dVge/dt由器件的门极电阻Rg和门射电容CGEI所决定（对于高压型IGBT来说，门集电容Cgc可忽略不计）。第三：第三阶段从集电极电流达到最大值ICmax。第四：通之后，器件进入稳定的导通状态。

2.2.3 关断过程

当在栅极施加一个负偏压或栅压低于门限值时，沟道被禁止，没有空穴注入N-区内。在任何情况下，如果MOSFET电流在开关阶段迅速下降，集电极电流则逐渐降低，这是因为换向开始后，在N层内还存在少数的载流子(少子)。这种残余电流值(尾流)的降低，完全取决于关断时电荷的密度，而密度又与几种因素有关，如掺杂质的数量和拓扑，层次厚度和温度。少子的衰减使集电极电流具有特征尾流波形，集电极电流引起以下问题：功耗升高；交叉导通问题，特别是在使用续流二极管的设备上，问题更加明显。

鉴于尾流与少子的重组有关，尾流的电流值应与芯片的温度、IC 和VCE密切相关的空穴移动性有密切的关系。因此，根据所达到的温度，降低这种作用在终端设备设计上的电流的不理想效应是可行的。

2.3驱动方式及驱动功率

2.3.1 栅极驱动电压

因IGBT栅极—发射极阻抗大，故可使用 MOSFET 驱动技术进行驱动，但 IGBT 的输入电容较MOSFET大，所以IGBT的驱动偏压应比MOSFET 驱动所需偏压强。在+20℃情况下，实测60 A，1200 V 以下的 IGBT 开通电压阀值为5～6 V，在实际使用时，为获得最小导通压降，应选取Ugc≥(1.5～3)Uge(th)，当Uge 增

加时，导通时集射电压Uce将减小，开通损耗随之减小，但在负载短路过程Uge 增加，集电极电流Ic也将随之增加，使得 IGBT 能承受短路损坏的脉宽变窄，因此Ugc的选择不应太大，这足以使 IGBT 完全饱和，同时也限制了短路电流及其所带来的应力(在具有短路工作过程的设备中，如在电机中使用IGBT时，+Uge在满足要求的情况下尽量选取最小值，以提高其耐短路能力）。2.3.2对电源的要求

对于全桥或半桥电路来说，上下管的驱动电源要相互隔离，由于 IGBT 是电压控制器件，所需要的驱动功率很小，主要是对其内部几百至几千皮法的输入电容的充放电，要求能提供较大的瞬时电流，要使 IGBT 迅速关断，应尽量减小电源的内阻，并且为防止 IGBT 关断时产生的du/dt误使IGBT导通，应加上一个-5V的关栅电压，以确保其完全可靠的关断(过大的反向电压会造成 IGBT 栅射反向击穿，一般为-2～10V之间)。2.3.3对驱动波形的要求

从减小损耗角度讲，门极驱动电压脉冲的上升沿和下降沿要尽量陡峭，前沿很陡的门极电压使 IGBT 快速开通，达到饱和的时间很短，因此可以降低开通损耗，同理，在 IGBT 关断时，陡峭的下降沿可以缩短关断时间，从而减小了关断损耗，发热量降低。但在实际使用中，过快的开通和关断在大电感负载情况下反而是不利的。因为在这种情况下，IGBT过快的开通与关断将在电路中产生频率很高、幅值很大、脉宽很窄的尖峰电压 Ldi/dt，并且这种尖峰很难被吸收掉。此电压有可能会造成 IGBT 或其他元器件被过压击穿而损坏。所以在选择驱动波形的上升和下降速度时，应根据电路中元件的耐压能力及 du/dt 吸收电路性能综合考虑。

2.3.4对驱动功率的要求

由于 IGBT 的开关过程需要消耗一定的电源功率，最小峰值电流可由下式求出：IGP=△Uge/RG+Rg；式中△ Uge=+Uge+|Uge|；RG是IGBT内部电阻；Rg 是栅极电阻。

驱动电源的平均功率为：PAV=Cge△Uge2f，（*式中f为开关频率；Cge 为栅极电容)。2.3.5 栅极电阻

为改变控制脉冲的前后沿陡度和防止震荡，减小IGBT集电极的电压尖峰，应在IGBT栅极串上合适的电阻Rg。当Rg增大时IGBT导通时间延长，损耗发热

加剧;Rg减小时，di/dt 增高，可能产生误导通，使 IGBT 损坏。应根据 IGBT 的电流容量和电压额定值以及开关频率来选取 Rg 的数值。通常在几欧至几十欧之间(在具体应用中，还应根据实际情况予以适当调整)。另外为防止门极开路或门极损坏时主电路加电损坏IGBT，建议在栅射间加入一电阻Rge，阻值为10 kΩ左右。

2.3.6栅极布线要求

合理的栅极布线对防止潜在震荡，减小噪声干扰，保护IGBT正常工作有很大帮助：

（1）布线时须将驱动器的输出级和lGBT之间的寄生电感减至最低(把驱动回路包围的面积减到最小)；

（2）正确放置栅极驱动板或屏蔽驱动电路，防止功率电路和控制电路之间的耦合；

（3）应使用辅助发射极端子连接驱动电路；

（4）驱动电路输出不能和 IGBT 栅极直接相连时，应使用双绞线连接；（5）栅极保护，箝位元件要尽量靠近栅射极。2.3.7 隔离问题

由于功率IGBT在电力电子设备中多用于高压场合，所以驱动电路必须与整个控制电路在电位上完全隔离。

三、存在的问题

因为IGBT工作时，其漏极区（p+区）将要向漂移区（n-区）注入少数载流子——空穴，则在漂移区中存储有少数载流子电荷；当IGBT关断（栅极电压降为0）时，这些存储的电荷不能立即去掉，从而IGBT的漏极电流也就相应地不能马上关断，即漏极电流波形有一个较长时间的拖尾——关断时间较长（10～50ms）。所以IGBT的工作频率较低。为了缩短关断时间，可以采用电子辐照等方法来降低少数载流子寿命，但是这将会引起正向压降的增大等弊病。

IGBT中存在有寄生晶闸管—MOS栅控的n+-p-n-p+晶闸管结构，这就使得器件的最大工作电流要受到此寄生晶闸管闭锁效应的限制（采用阴极短路技术可以适当地减弱这种不良影响）。

四、研究现状

最近20年中，IGBT的发展很快，技术改进方案很多，并且实用化。每种改进措施的采取，都会把IGBT的性能向前推进。其中，最重要的还是不断把“通态压降—开关时间”的矛盾处理到更为优化的折衷点。不同公司宣布自己研制生产的IGBT进入了第X代。但是，总体看，随着重大技术改进措施的成功，可以把IGBT的演变归纳成以下五代。

（1）第一代：即平面栅(PT)型。它提出了在功率MOS场效应管结构中引入一个漏极侧pn结以提供正向注入少数载流子实现电导调制来降低通态压降的基本方案。

（2）第二代：采用缓冲层，精密控制图形和少子寿命的平面栅穿通（PT）型外延衬底IGBT。器件纵向采用n′缓冲层，既可以减薄有效基区厚度和硅片总厚度来减小通态压降，又能降低该发射结的注入系数，以抑制“晶闸管效应”。器件横向（平面）采用精密图形，减少每个元胞的尺寸，提高器件的开关速度。再采用专门的扩铂与快速退火措施，以控制基区内少数载流子寿命的较合理分布。这样的IGBT耐压达到1200V，通态压降达到2.1-2.3V，锁定效应得到有效抑制。这时，IGBT已经充分实用化了。

（3）第三代：沟槽栅（Trench gate）型IGBT。这一代IGBT采取沟槽栅结构代替平面栅。在平面栅结构中，电流流向与表面平行的沟道时，栅极下面由P阱区围起来的一个结型场效应管（J-FET）是电流的必经之路，它成为电流通道上的一个串联电阻。在沟槽栅结构中，这个栅下面的J-FET是被干法刻蚀的工艺很好地挖去了，连同包围这个区域、延伸到原来栅极下构成沟道的部分P区层也都挖掉。于是n+发射源区和留下的P区层就暴露在该沟槽的侧壁，通过侧壁氧化等一系列特殊加工，侧壁氧化层外侧的P区内形成了垂直于硅片表面的沟道。

（4）第四代：非穿通（NPT）型IGBT。随着阻断电压突破2000V的需求，IGBT中随承受电压的基区宽度超过150微米。这时靠高阻厚外延来生成硅衬底的做法，不仅十分昂贵（外延成本同外延层厚度成正比），而且外延层的掺杂浓度和外延层厚度的均匀性都难以保证。这时，采用区熔单晶硅片制造IGBT的呼声日渐成熟，成本可以大为降低，晶体完整性和均匀性得到充分满足。

（5）第五代：电场截止（FS）型。当单管阻断电压进一步提高，硅片的基区厚度就会急剧增加。于是，IGBT的通态压降势必随其耐压的提高而增大。FS型IGBT吸收了PT型和NPT型两类器件的优点，形成硅片厚度比NPT型器件薄约

1/

3、又保持正电阻温度系数单极特征的各项优点。

五、发展趋势

IGBT作为电力电子领域非常理想的开关器件，各种新结构、新工艺及新材料技术还在不断涌现，推动着IGBT芯片技术的发展，其功耗不断降低，工作结温不断升高，从125℃提升到了175℃并向200℃迈进，并可以在芯片上集成体二极管，形成逆导IGBT(RC-IGBT/BIGT)，无需再反并联续流二极管，在相同的封装尺寸下，可将模块电流提高30%，还可以将电流及温度传感器集成到芯片内部，实现芯片智能化。

IGBT芯片内部集成传感器通过对IGBT芯片的边缘结构进行隔离处理，可以形成具有双向阻断能力的IGBT(RB-IGBT),在双向开关应用中无需再串联二极管，并具有更小的漏电流及更低的损耗。

与此同时，IGBT的工艺水平也在不断提升，许多先进工艺技术，如离子注入、精细光刻等被应用到IGBT制造上。IGBT芯片制造过程中的最小特征尺寸已由5um，到3um，到1um，甚至达到亚微米的水平。采用精细制造工艺可以大幅提高功率密度，同时可以降低结深，减小高温扩散工艺，从而使采用12英寸甚至更大尺寸的硅片来制造IGBT成为可能。随着薄片与超薄片加工工艺的发展，英飞凌在8英寸硅片上制造了厚度只有40um的芯片样品，不久的未来有望实现产品化应用。

此外，新材料如宽禁带半导体材料技术的发展，可以实现更低功耗、更大功率容量、更高工作温度的器件，其中SiC成为目前的大功率半导体的主要研究方向，并在单极器件上实现商品化，在IGBT等双极器件的研究上也不断取得进展。目前IGBT主要受制造工艺及衬底材料的缺陷限制，例如沟道迁移率及可靠性、电流增益较小及高掺杂P型衬底生长等问题，未来随着材料外延技术的发展，SiC IGBT将会实现突破。

参考文献

[1] 王兆安，黄俊电力电子技术[M].4版.北京：机械工业出版社，2000.[2] 陈志明.电力电子器件基础[M].北京：机械工业出版社，1992 [3] 周志敏，周纪海，纪爱华.IGBT和IPM及其应用电路，北京：人民邮电出版社，2006.3

[4] 刘国友, 罗海辉, 刘可安等.牵引用3300V IGBT芯片均匀性及其对可靠性的影响[J]，机车电传动，2013, No.231(02)6-9

第五篇：电力电子技术课程重点知识点总结

1.解释GTO、GTR、电力MOSFET、BJT、IGBT，以及这些元件的应用范围、基本特性。2.解释什么是整流、什么是逆变。

3.解释PN结的特性，以及正向偏置、反向偏置时会有什么样的电流通过。

4.肖特基二极管的结构，和普通二极管有什么不同？ 5.画出单相半波可控整流电路、单相全波可控整流电路、单相整流电路、单相桥式半控整流电路电路图。6.如何选配二极管（选用二极管时考虑的电压电流裕量）

7.单相半波可控整流的输出电压计算（P44）8.可控整流和不可控整流电路的区别在哪？

9.当负载串联电感线圈时输出电压有什么变化？（P45）

10.单相桥式全控整流电路中，元件承受的最大正向电压和反向电压。

11.保证电流连续所需电感量计算。

12.单相全波可控整流电路中元件承受的最大正向、反向电压（思考题，书上没答案，自己试着算）13.什么是自然换相点，为什么会有自然换相点。14.会画三相桥式全控整流电路电路图，波形图（P56、57、P58、P59、P60，对比着记忆），以及这些管子的导通顺序。

15.三相桥式全控整流输出电压、电流计算。16.为什么会有换相重叠角？换相压降和换相重叠角计算。

17.什么是无源逆变？什么是有源逆变？ 18.逆变产生的条件。

19.逆变失败原因、最小逆变角如何确定？公式。做题：P95：1 3 5 13 16 17，重点会做 27 28，非常重要。

20.四种换流方式，实现的原理。

21.电压型、电流型逆变电路有什么区别？这两个图要会画。

22.单相全桥逆变电路的电压计算。P102 23.会画buck、boost电路，以及这两种电路的输出电压计算。

24.这两种电路的电压、电流连续性有什么特点？ 做题，P138 2 3题，非常重要。25.什么是PWM,SPWM。

26.什么是同步调制？什么是异步调制？什么是载波比，如何计算？

27.载波频率过大过小有什么影响？ 28.会画同步调制单相PWM波形。29.软开关技术实现原理。

30.电力电子器件的保护方法有哪几种？

31.了解晶闸管、电力MOSFRT、IGBT的并联技术。