全控型功率半导体器件大致可分成双极型、单极型和混合型三类。

双极型器件是指器件内部参与导电的载流子既有带负电荷的电子,也有带正电荷的空穴。常见的 GTO、GTR 和 SITH都是双极型器件,这类器件的特点是通态压降较小,耐压较高和电流容量较大。GTO 在高压和大电流方面还有潜力,故是取代传统晶闸管的最佳器件。不过,GTO 也存在关断增益较小,栅极反向关断电流较大,需要专门的缓冲电路来限制电压的变化速率(di/dt)与关断损耗等缺点。

单极性器件是指只有一种载流子参与导电的器件,目前商品器件主要有功率 MOSFET 和SIT。功率 MOSFET 又称功率场控晶体管,是一种多子导电的器件,无少子存储效应,故通、断切换速度快(一般在 nS 量级,典型值为 20nS),工作频率可达 500kHz 以上。功率 MOSFET 的缺点是器件的导通电阻较大,且随器件温度的升高而升高,以致器件的导通压降因温度和工作电压的增高而变大。功率 MOSFET 管通常工作在器件输出特性的饱和区,SIT 则工作在非饱和区。静电感应晶体管除输入阻抗高,切换速度快等特点外,还具有输出功率大,抗辐射能力强等优点。SIT 器件的截止频率已可达 30~50MHz,功耗达几千瓦,耐压和承流的水平分别为 1500V 和 200A。

混合型器件指的是双极型器件和单极型器件混合集成构成的器件。这些器件通常采用GTR、GTO 或 SCR 作主器件,MOSFET 器件作控制器件混合集成后得到的既具有双极型器件电流密度高,饱和压降低,又具有单极型器件输入阻抗高,切换速度快优点的器件。MOS 控制晶闸管(MCT:MOS Controlled Thyristor)是晶闸管和 MOSFET 相结合的产物,主器件为 GTO。MCT 具有电压高、电流大、通态压降低及输入阻抗高、驱动功率低、切换速度快等优点,据推测,MCT 的发展将迫使普通晶闸管和 GTR 淘汰。

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