②可关断晶闸管

20世纪60年代初，GTO(Gate Turn-Off Thyristor)被发明出来并且得到了极大发展，是重要的电力半导体器件。传统GTO的基本结构为4层3端结构，与普通晶闸管相似，传承了普通晶闸管的许多优势。

GTO器件采用并联多个子器件的方式这样可以提高关断能力，就是相当于把许多细小的GTO子器件集成在同一硅片上，这些子器件阴极独立，门极相连，封装起来后，器件的外部和大功率普通晶闸管相差不多。

传统GTO器件最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流之比与GTO的电流关断增益3～5相当。关断GTO时，各子器件关断不均匀，有可能造成关断时的拖尾时间过长，使电流集中在某一部分子器件上，即“挤流效应”。“挤流效应”会导致器件局部热点的产生，有可能导致GTO器件被烧毁。因为GTO导通电流密度大、阻断电压高、阻断状态下耐高，所以GTO被广泛应用在高压、大功率牵引、工业和电力逆变器中。

③电力场效应晶体管

电力场效应晶体管有两种，分别为结型和绝缘栅型，其工作原理与普通MOSFET一样。普遍使用的是绝缘栅型中的MOS型(Metal Oxide Semicon-ductor FET)，简称电力 P-MOSFET(Power MOSFET)。其利用栅源极间电压来控制漏极电流并且驱动电路简单。P-MOSFET为单极型器件虽然有开关速度快以及当前所有电力电子器件中最高的工频，但是其通态电阻大，器件电流容量较小耐压低的缺点导致其只能常用于高频、小功率的电力电子装置中。

④绝缘栅极双极型晶体管

1982年绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)的出现解决了MSOFET在高压下存在的导通电阻大的问题。IGBT出现后即得到迅猛发展，是目前应用最为广泛的电力电子器件之一。

IGBT在功能上具有电压驱动且驱动电路简单，驱动功率小，开关损耗小，工频高，承受电压较高，载流密度大，通态压降小，热稳定性好，没有“二次击穿”问题，安全工作区大，不需要缓冲电路的特点。高压 IGBT 的导通电阻较大，导致导通损耗增加，在高压应用场合，通常需要多个IGBT串联。IGBT对过压、过流、抗冲击、抗干扰等承受能力较低。

（3）基于新型材料的功率器件文献综述

因为硅材料的工艺研究技术完善，使各种硅器件的性能已经达到了一定的限度，拘束了电力电子技术的进一步发展。为了更高程度上兼顾器件的功率和频率特性，制造新型电力电子器件的新型半导体材料得到越来越多的研究。研究结果显示，硅材料在制造电力电子器件时并不是最理想的材料。WBG半导体材料具有临界雪崩击穿电场强度高、载流子饱和漂移速度快和热导率都高的特点，是比较理想的制造材料，例如砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)等。

WBG材料的制造技术和加工工艺的日臻完善使得制造性能更加优越的半导体开关器件成为可能。在宽禁带半导体材料中，SiC性能指标较砷化镓还要高许多。碳化硅制造的电力电子器件，将使半导体器件极限工作温度提高到600℃以上成为可能。额定关断电源相同的情况下，碳化硅器件通态电阻更低，同时工作频率也比硅器件高10倍以上[5]。因此，碳化硅器件更适合应用在高温、高频、高功率容量的场合。

1。3 WBG的特点及其发展应用

1。3。1 WBG半导体材料定义及其特点

对于半导体，所有价电子所处的能带是所谓价带，比价带能量更高的能带是导带。在绝对零度温度下，半导体的价带(valence band)是满带，受到光电注入或热激发后，价带中的部分电子会越过禁带(forbidden band/band gap)进入能量较高的空带，空带中存在电子后即成为导电的能带—导带。