IGCT的优越性

    IGCT的优越性主要有：①低成本；②高可靠性；③高效率；④小体积；⑤高频率。

    前4项之间一般不会发生不兼容现象。因为它们都要求使用最少的器件数，使用普通标准型器件。但是，第5项就不同了。有些场合设备需要在高频下运行，这样就不容易与高电压、大电流相容。高频工作使器件会产生较大的开关损耗，器件的额定值容量会下降。要保证必要的电流与电压容量，就需要更多的器件在一起工作。这样和前4项发生矛盾。

   (1)成本低。以机车拖动逆变器为例，每兆瓦设备花费的成本以GTO为最低。但是加上它复杂的辅助电路和数量繁多的部件，其成本就不再低了。IGBT的电路最简单，但是器件的价格太昂贵。比较后，人们发现使用非对称IGCT成本最低。IGCT是第一个把门极驱动单元和器件本身集成在一起的电力半导体器件，因此它完全可以被看成是一个电力开关，不需要去调整其过渡过程（开通和关断）。更方便的是，IGCT的门极只需要规范其门极电流额定值，在设计中只须考虑这一项，不必要考虑它的类型（逆导型。逆阻型还是非对称型）和主电压额定值(3. 3kV、4.5kV、6kV)。管壳和内部配件也全部标准化。这样使得使用IGCT器件和其他器件相比花销更为低廉。

   (2)可靠性。经过IGCT器件做热循环试验、故障保护试验、耐宇宙射线辐照试验和随机失效试验后发现，IGCT工作的可靠性很好。IGCT的封装方式有平板型管壳封装和模块封装。采用平板型管壳封装与模块封装相比，具有很好的热循环性能和防爆能力。其原因是因为装在平板型管壳中的部件均承受正的机械力，不像模块封装中有弯曲的导线，在浪涌条件下发生蒸发现象。在电路中配合使用抗耦合电感，故障电流可被限制在如下值

式中，Ls为电路分布电感，其值为100～300nH；L为di/dt限制电感。

    自从1990年在机车牵引器件中发现宇宙射线辐照失效后，该现象已被很好的理解并已纳入大功率半导体器件的规范中。表3-3分别用IGBT、GTO、IGCT三种器件制成8MVA逆变器，从其抗宇宙射线辐照性能的比较可以看出，用IGCT做的逆变器失效率最低。

   (3)效率。目前，4.5kV（1.9kV/2. 7kV直流链）及5.5kV（3.3kV直流链）、275<Itgqm<3120A的IGCT已研制成功。将IGCT及IGBT模块应用于一台1. 14MVA的逆变器，并以(4500V、3120A)的IGCT作为基准，对两类器件的特性进行比较，如表3-4所示。IGBT具有较高的导通压降，致使其开通损耗较大，以致在开关频率500Hz下的总损耗要比IGCT高。

    表3-3    IGCT、GTO、IGBT失效率比较

    注①FIT (FailureUnit,菲特)为国际上失效率惯用单位，1FIT=1×10-9/h

    表3-4    IGCT及IGBT模块应用于一台1.14MVA的逆变器性能对比

   (4)体积。目前电力电子设备的功率密度所能达到的世界最高水平为27MW/m³。IGCT现有技术可在12MW级别到达这一水平。

   (5)频率。系统的时间常数和损耗决定了它的最大工作效率。GTO的时间常数很大，因此工作很慢。IGBT器件的时间常数可认为是零，但比较高的通态压降使得器件工作时的损耗太大，从而限制了系统的工作频率，它的功能容量不可能太高，试验证明，IGBT能工作在25kHz的频率下，且保持600A、2500V的大功率容量。在频率和功率兼容方面，IGBT有明显的优势。当然，要论开关速度IGBT还是第一。