具备高电流冲击耐受能力的集成门极换流晶闸管器件

专利主权项内容

1.一种具备高电流冲击耐受能力的集成门极换流晶闸管器件，包括门极换流晶闸管芯片单元及门极驱动单元，其特征在于，所述门极换流晶闸管芯片单元具有三电极：阳极、阴极和门极；所述门极驱动单元包括：逻辑控制模块、内部电源模块、开通驱动模块、关断驱动模块、整流滤波模块、信号指示灯、光-电转换模块和电-光转换模块; 外部电源、所述整流滤波模块、所述内部电源模块顺次连接；所述内部电源模块分别与逻辑控制模块、开通驱动模块、关断驱动模块、光-电转换模块和电-光转换模块连接；逻辑控制模块分别与开通驱动模块、关断驱动模块、信号指示灯和电-光转换模块连接；开通驱动模块和关断驱动模块均分别连接至所述阴极和门极；外部的输入光纤、所述光-电转换模块、所述逻辑控制模块顺次连接；所述电-光转换模块向外与反馈光纤连接；所述阴极，所述门极，所述开通驱动模块和所述关断驱动模块均反馈连接至逻辑控制模块；所述器件的门极区域中设有并行排列的阴极梳条，每个阴极梳条下对应设有一个门极换流晶闸管芯片单元，每个阴极梳条均通过其边缘外的隔离区域与门极区域相隔离，所述集成门极换流晶闸管器件具有以下一种或多种：触发电流提升至10A的门极驱动单元、内部载流子寿命>100us的门极换流晶闸管芯片、阴极电流密度在芯片各区域近似相等的门极接触环阴极面结构、横向尺寸缩短至200um以内的单个门极换流晶闸管单元；所述阴极电流密度在芯片各区域近似相等的门极接触环阴极面结构为双门极结构，所述双门极结构包括阴极圆心及其外的多个同心的阴极环，两个同心门极接触环，一个及以上径向门极接触条及多个阴极梳条，多个阴极梳条沿径向排列在每个阴极环的部分区域中，形成一个扇形区域，其中，第一个门极接触环位于内侧的阴极环之间，另一个门极接触环位于外侧的阴极环间或者位于最外环；二个门极接触环之间通过径向的门极接触条相连，在每一阴极梳条的中央及外侧同时布置门极电极以与封装中金属结构接触；所述横向尺寸缩短至200um以内的单个门极换流晶闸管单元中，阴极梳条宽度为2~100um，门极换流晶闸管芯片单元间距4~400um，两个阴极梳条间的门极宽度2~300um；其中，所述门极驱动单元中还设有霍尔等电流传感器，所述霍尔等电流传感器与所述阳极和逻辑控制模块分别连接，通过所述霍尔等电流传感器的阳极电流测量传感器主动检测阳极电流；或，所述门极换流晶闸管芯片单元设有温度传感器，所述温度传感器连接至逻辑控制模块为所述逻辑控制模块提供GCT芯片单元的温度，所述逻辑控制模块通过阴极、门极的反馈信号测得阴极和门极间电压并配合温度传感器修正得到阳极电流。