Сравнение силовых электронных ключей

Основными показателями, определяющими область применения приборов, являются величина коммутируемой мощности и быстродействие. Условно можно разделить коммутируемую мощность на три диапазона: низкую (до 100 кВт), среднюю (0,1—10 МВт) и высокую (10—100 МВт и выше). По быстродействию можно выделить низкочастотные (до 3 кГц), среднечастотные (до 20 кГц) и высокочастотные (до 1 МГц и выше) приборы. Наиболее перспективным прибором малой мощности является МОП-транзистор. Его мощность ограничена величиной номинального напряжения, которая обычно не превосходит 500 В, так как повышение последнего связано с увеличением сопротивления транзистора в открытом состоянии R_{DS (on)}.

В области средней мощности в настоящее время лидируют IGBT. Модульное исполнение позволяет поднять их рабочее напряжение до 3,5 кВ при токе 1200 А и более. Создание высоковольтного модуля (англ. HVIGBT — High Voltage IGBT) позволяет использовать такие приборы в качестве ключей большой мощности. При этом по управляемости они превосходят тиристоры GTO и GCT.

В настоящее время IGBT являются основными приборами для преобразователей частоты в системах электропривода и инверторов в системах бесперебойного электроснабжения средней мощности. Модули HVIGBT применяются для создания преобразователей в энергетике, в частности для «вставок» постоянного тока в линиях электропередачи, а также в преобразователях для электротранспорта.

Наиболее мощным, но низкочастотным и не полностью управляемым остается традиционный тиристор. В настоящее время номинальная мощность запираемых тиристоров (GTO и GCT) достигает значений мощности традиционного тиристора.

Следует отметить, что в настоящее время разработаны электронные ключи большой мощности на основе карбида кремния (SiC), позволяющие более чем на порядок увеличить удельное значение коммутируемых параметров по отношению к массогабаритным показателям по сравнению с электронными ключами на базе кремния [5].

Основным фактором выбора типа электронного ключа является его вклад в технико-экономическую эффективность устройства.