單相半橋電壓型逆變電路中,有兩個全控型器件,分別是IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)和MOSFET(金屬氧化物半導體場效應管)。
首先,讓我們來了解一下單相半橋電壓型逆變電路的基本結構和工作原理。單相半橋電壓型逆變電路主要由一個直流輸入電源、兩個全控型開關器件、一個輸出變壓器和一個負載組成。其工作原理是通過將直流輸入電源通過逆變器轉換為交流輸出信號,并提供給負載使用。逆變電路通常應用于直流供電系統需要交流電源的場合,如家用電器、電機驅動等。
在單相半橋電壓型逆變電路中,兩個全控型開關器件(也稱為電子開關)是起到控制電流流向和開關狀態的關鍵元件。
首先介紹IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)。IGBT是一種由NPN型雙極晶體管和MOSFET組成的混合型功率開關器件。它具有晶體管的高輸入阻抗和MOSFET的低開通電阻,可在高電壓、高電流的功率應用中承受較大的電壓和電流。
IGBT可分為四個區域:N區、P區、N+區和P+區。當輸入信號加到絕緣柵極時,細小的電流會流過絕緣氧化物層進入P+區域,導致N+區域中形成一個絕熱柵極 - 縱向PNP晶體管。
當輸入信號的電壓增加到器件的閾值電壓時,IGBT將變為導通狀態,電流從極源(源極)通過電流阻塞區域,順流流過器件。IGBT的阻斷能力取決于內部結構和材料的特性。IGBT的工作速度較慢,適用于低頻逆變電路的應用。
而MOSFET(金屬氧化物半導體場效應管)是一種基于電場效應的開關型晶體管。它不像普通的雙極晶體管那樣具有基極。MOSFET主要由一對互補P型和N型半導體層構成。
MOSFET的特點在于其控制極上的電容非常小,所以它的響應速度很快,適用于高頻逆變電路。與IGBT相較,MOSFET具有更低的導通電阻,使得其在高頻開關電路中具有更低的功率損耗。
在單相半橋電壓型逆變電路中,IGBT和MOSFET的工作原理類似,都是通過控制絕熱柵極(IGBT)或柵極(MOSFET)的電壓來控制器件的導通和阻斷。逆變電路的工作頻率決定了逆變器的尺寸和負載的電流容量,同時也對器件的選擇提出了一定的要求。
在逆變電路中,IGBT和MOSFET可以根據使用需求進行選擇。常見的選擇因素包括開關頻率、電壓和電流需求、可靠性和成本等。IGBT在高功率應用中表現更佳,而MOSFET在低功率逆變器和高頻電路中更常見。
總結來說,單相半橋電壓型逆變電路中有兩個全控型器件,分別是IGBT和MOSFET。這兩種器件在逆變電路中起到關鍵的作用,通過控制其開閉狀態來實現直流到交流的轉換。如何選擇合適的器件取決于工作頻率、電流和電壓要求、成本等因素,同時也需要考慮逆變器的大小和負載的性能需求。
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