问题22 全控型器件的特点及种类有哪些？

全控型器件又称为自关断器件，是指通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件。典型全控型器件包含门极关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管等。

1．门极关断晶闸管（Gate Turn-Off Thyristor，GTO）

门极关断晶闸管是晶闸管的一种派生器件，可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断，因而属于全控型器件。GTO的许多性能虽然比绝缘栅双极型晶体管、电力场效应晶体管要差，但其电压、电流容量较大，与普通晶体管接近，因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用。

2．双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT）

双极型晶体管是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管。在电力电子技术的范围内，GTR与BJT这两个名称是等效的。

BJT与普通双极结型晶体管的基本原理是一样的。但是对BJT来说，最主要的特性是耐压高、电流大、开关特性好，而不像小功率的用于信息处理的双极型晶体管那样注重单管电流放大系数、线性度、频率响应，以及噪声和温漂等性能参数。

3．电力晶体管（Power Metal Semiconductor Field-effect Transistor，P-MOSFET）

电力场效应晶体管有结型和绝缘栅型两种类型，通常指绝缘栅型中的MOS型，简称P-MOSFET，或者更简练地称为MOS管。结型电力场效应晶体管则一般称为静电感应晶体管（SIT）。

P-MOSFET是用栅极电压来控制漏极电流的，因此它的第一个显著特点是驱动电路简单，需要的驱动功率小。第二个显著特点是开关速度快，工作频率高。另外，P-MOSFET的热稳定性优于BJT。但是，P-MOSFET电流容量小、耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。

4．绝缘栅双极晶体管（Insulate Gate Bipolar Transistor，IGBT）

BJT和GTO是双极型电流驱动器件，因为具有电导调制效应，所以其通流能力很强，但开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。而P-MOSFET是单极型电压驱动器件，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。将这两类器件相互取长补短、适当结合而成的复合器件，通常称为Bi-MOS器件。IGBT综合了BJT和MOSFET的优点，因而具有良好的工作特性。因此，从它于1986年开始投入市场以来，就迅速扩展了自身的应用领域，目前已取代了原来的BJT和一部分P-MOSFET的市场，成为中小功率电力电子设备的主导器件，并在继续努力提高电压和电流容量，以期进一步取代GTO的地位。