功率电感半导体器件的直接均流技术（一）

　　无论是基础功率半导体器件，如：整流二极管（Rectifier diodes 简称RD，含快恢复整流二极管FRD）、晶闸管（SCR，含快速、高频晶闸管）、双向晶闸管（Triac）、逆导晶闸管（RCT）等，还是新型功率半导体器件，如：门极关断晶闸管（GTO）、门极换流晶闸管（GCT）、集成门极换流晶闸管（IGCT）等，甚至是绝缘栅双极晶体管（IGBT），都属于双极注入器件，所以它们的通态特性最后都可以归结到PiN功率二极管的通态特性上。

　　在实际应用中，往往有多个器件的并联问题，而并联的核心就是均流，说到底是一个PiN 功率二极管的通态特性问题。其实，将PiN功率二极管的通态特性认真研究清楚了，不用任何特殊均流措施的直接均流就能解决均流问题。把PiN 功率二极管的通态特性研究清楚了，直接均流问题也就不难解决，这样，推广PiN功率二极管的直接均流技术到FRD、SCR，甚至是GTO、GCT、IGCT 等器件的直接并联均流处理中，具体应用时只需将着眼点集中到器件的细微差别上就足够了。然而国内一体成型电感打样的许多现实令人遗憾，在一些人的眼里晶闸管我们都早已研究过了，哪里还谈得上再研究最简单的PiN功率二极管呢?

　　然而，国际上先进的半导体厂家都投入巨大资金重新研究新型功率二极管[1]，其道理在哪里呢？

　　1）虽然说前期蓬勃发展的高频自关断器件的研究（即所谓安全运行区的问题）已很有成果（如成功开发并大规模应用了IGBT 和IGCT 等），然而所有这些新型功率半导体器件的应用绝对离不开PiN功率二极管的发展（如超快软恢复功率二极管的研发和应用等），这是国际上先进的半导体厂家投入巨大资金重新研究新型功率二极管的主要原因。

　　2）其次，许多新型功率二极管又独自踏入当前的先进科学技术中，极大地推动了现代基础工业的进程，如电阻型电焊机专用超大电流密度整流二极管对电焊机行业、高频电镀专用高频整流二极管对电化学行业、车用雪崩整流二极管对汽车行业等。

　　国际电力电子科学技术发展的实践表明，花大气力出重拳跟上当前国际先进科学技术的步伐，重新开展基础功率半导体新器件的研究是多么必要。我们对功率半导体器件的直接均流技术的研究，就是在对PiN功率二极管的直接均流技术研究的基础上展开的，它也是这个研究洪流中的有实际意义的一部分。

1 并联均流中问题的回顾

　　以往对功率半导体器件并联均流技术的研究多半是由整机装置厂进行的。这种研究方式要求的电流容量要么太大，要么是装置可靠性高，并且不允许中途停电等，因此都必须采用多个器件并联的方式[2]。并联均流技术主要解决的是电流平衡度的问题，即[3][5]：

　　1）要求并联器件同时触发开通；

　　2）要求电流上升或下降时的电流平衡度；

　　3）解决正常导通时的电流平衡度，这是并联均流的主要部分；

　　4）必须认真解决好母线、器件、柜体配置及相应磁场对电流平衡度的影响。

　　一般情况下，由装置整机厂给出的处理并联均流的主要方法如下。[3]~[5]

　　1）采用宽（如100 滋s）、陡（如dIg/dt>1 A/滋s）、高幅（如实际给定的触发电流IGM>5IGT）门极脉冲[4]，保证了触发开通一致，这样动态均流问题基本解决，剩下的就是解决稳态均流问题。

　　2）强插件电感器迫均流方法一如图1（a）所示，串联附加电阻器均流，方法简单，适宜小功率应用。

　　3）强迫均流方法二如图1（b）所示，串联附加功率电感均流，适宜大中功率，特别是中电感生产厂家频应用。

　　4）强迫均流方法三，如图1（c）所示，通过均流互感器（或均衡变压器单独绕组）均流，这是普遍采用的比较好的强迫均流方法。

　　上述的三种强迫均流方法都是以增加功耗、体积、重量和造价为前提来达到均流效果的措施，其中的强迫均流方法三为现在普遍采用并保留的方法。