IGCT的结构特性与应用概述

    功率半导体器件经过近40年的长足发展，在低压(50~500V)和中压(500~ 2000V)的范围内得到了广泛的应用，而在高压( 2000~ 9000V)范围内的应用却仍存在一些问题，比如晶闸管必须有负载换向才能实现关断，GTO必须有庞大的du/dt吸收电路才能强迫关断，而IGBT虽有较好的频率特性但在高阻断电压下损耗较高，同时由于MOS结构比较复杂使IGBT芯片尺寸已至极限1~ 2cm2等。这些问题都不能很好地满足大功率应用要求，因而有待于进一步改善。于是人们试图采用各种新结构、新技术来改进器件的特性。GTO的应用者则采用增加负门极电流上升率（- diG/dt）的方法来缩短贮存时间，这就是所谓的GTO“硬驱动”技术，从而产生了一个新型功率器件——集成门极换流晶闸管IGCT，它是将门极换流晶闸管GCT通过印制电路板与门极驱动装置连成一个整体形成的。GCT是基于GTO结构的一个新型电力半导体器件，它不仅有与GTO相同的高阻断能力和低通态压降，而且有与IGBT相同的开关性能，即它综合了GTO和IGBT两者的优点。

    目前，IGCT已经商品化，ABB公司制造的IGCT产品的最高性能参数为4.5kV/4kA，最高研制水平为6kV/4kA。

   IGCT(Integraed Gate Conmmutated Thyristor)是20世纪90年代在晶闸管技术的基础上，结合了IGBT和GTO成熟技术开发的新型器件，比IGBT更适合于高电压、大容量使用，并在GTO的基础上，进行重新优化设计，与GTO相比具有开关状态的损耗低、门极控制简单，关断速度快(4000A/μs)、主回路接线简单等优点。目前使用的IGCT元件最大到4,4kV、4.5kA，非常适合大容量变频器使用。IGCT包含了两个方面的技术创新；一是容许快速充放电的透明阳极设计（即采用了Buffer Layer Transparent Emitter技术）；二是减小硅片厚度进一步限制电荷储量。其结果是使触发电流减少一个数量级，电荷存储时间减少至1/15，后沿拖尾电流减少近29倍，导通压降进一步降低。这些都是高压大功率下的开关快速工作所必须的。为了克服GTO非齐次开关的缺点，TGCT在设计中让数千个单独的电力开关同步工作，以提高开关性能。通常，IGCT能在2~ 3μs内开断，阻断电压高达6kV。由于IGCT采用低电感的安装结构和门极驱动电路，所以它不需要Snubber电路，这是它又一个突出的优点，因此它在关断时由于分布电感引起的过电压值很小。