ch1電力電子1

1、電力電子技術主講：王明渝重慶大學電氣工程學院1.1 電力電子器件概述1.2 不可控器件電力二極管1.3 半控型器件晶閘管1.4 典型全控型器件 1.5 其他新型電力電子器件 1.6 電力電子器件的驅動 1.7 電力電子器件的保護 1.8 電力電子器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用 本章小結 電力電子器件電力電子器件第1章 電子技術的基礎電子技術的基礎 介紹各種常用電力電子器件的工作原理工作原理、基本基本特性、主要參數(shù)特性、主要參數(shù)以及選擇和使用中應注意的一些問題 簡要概述電力電子器件的概念概念、特點特點和分類分類等問題本章主要內容本章主要內容： 電力電子器件電力電子器件 電力電子電路的基礎電力電子電路的基礎

2、電子器件：晶體管和集成電路電子器件：晶體管和集成電路 引言引言電力電子器件電力電子器件第1章電力電子器件的概述電力電子器件的概述1.1.1 電力電子器件的概念和特征1.1.2 應用電力電子器件的系統(tǒng)組成1.1.3 電力電子器件的分類1.1.4 本章內容和學習要點 1.1電力電子器件的概念和特征電力電子器件的概念和特征 電力電子電路的基礎電力電子電路的基礎 電力電子器件電力電子器件概念概念: 電力電子器件電力電子器件（power electronic device）可直接用于處理電能的主電路中，實現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。 主電路（主電路（main power circuit）電氣設備或電力

3、系統(tǒng)中，直接承擔電能的變換或控制任務的電路。廣義上分為兩類廣義上分為兩類: 電真空器件電真空器件 (汞弧整流器、閘流管等電真空器件) 半導體器件半導體器件 (采用的主要材料仍然是硅)1.1.13. 同處理信息的電子器件相比，電力電子器件的一般特征一般特征： 能處理電功率的大小，即承受電壓和電流的能力，是最重要的參數(shù)。 電力電子器件一般都工作在開關狀態(tài)。 實用中，電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。 為保證不致于因損耗散發(fā)的熱量導致器件溫度過高而損壞，不僅在器件封裝上講究散熱設計，在其工作時一般都要安裝散熱器。 電力電子器件的概念和特征電力電子器件的概念和特征1.1.1主主要要損損耗耗通態(tài)

4、損耗：通態(tài)損耗：斷態(tài)損耗：斷態(tài)損耗：開關損耗：開關損耗：開通損耗：開通損耗：在器件開通的轉換過程中產(chǎn)生的損耗關斷損耗：關斷損耗：在器件關斷的轉換過程中產(chǎn)生的損耗對某些器件來講，驅動電路向其注入的功率驅動電路向其注入的功率也是造成器件發(fā)熱的原因之一通常電力電子器件的斷態(tài)漏電流極小，因而通態(tài)損耗通態(tài)損耗是器件功率損耗的主要成因器件開關頻率較高時，開關損耗開關損耗會隨之增大而可能成為器件功率損耗的主要因素 電力電子器件的概念和特征電力電子器件的概念和特征1.1.1導通時器件上有一定的通態(tài)壓降阻斷時器件上有微小的斷態(tài)漏電流流過應用電力電子器件的系統(tǒng)組成應用電力電子器件的系統(tǒng)組成電力電子系統(tǒng)電力電子系統(tǒng)

5、：由控制電路控制電路、驅動電路驅動電路和以電力電子器件為核心的主電路主電路組成控制電路檢測電路驅動電路RL主電路V1V2圖1-1 電力電子器件在實際應用中的系統(tǒng)組成1.1.2控制電路控制電路按系統(tǒng)的工作要求形成控制信號，通過驅動電路去控制主電路中電力電子器件的通或斷，來完成整個系統(tǒng)的功能。 有的電力電子系統(tǒng)中，還需要有檢測電路檢測電路。廣義上往往其和驅動電路等主電路之外的電路都歸為控制電路，從而粗略地說電力電子系統(tǒng)是由主電路和控制電路組成的。 主電路中的電壓和電流一般都較大，而控制電路的元器件只能承受較小的電壓和電流，因此在主電路和控制電路連接的路徑上，如驅動電路與主電路的連接處，或者驅動電路

6、與控制信號的連接處，以及主電路與檢測電路的連接處，一般需要進行電氣隔離電氣隔離，而通過其它手段如光、磁等來傳遞信號應用電力電子器件的系統(tǒng)組成應用電力電子器件的系統(tǒng)組成1.1.2由于主電路中往往有電壓和電流的過沖，而電力電子器件一般比主電路中普通的元器件要昂貴，但承受過電壓和過電流的能力卻要差一些，因此，在主電路和控制電路中附加一些保護電路保護電路，以保證電力電子器件和整個電力電子系統(tǒng)正?？煽窟\行，也往往是非常必要的。 器件一般有三個端子（或稱極或管角），其中兩個聯(lián)結在主電路中，而第三端被稱為控制端（或控制極）。器件通斷是通過在其控制端和一個主電路端子之間加一定的信號來控制的，這個主電路端子是驅

7、動電路和主電路的公共端，一般是主電路電流流出器件的端子。 應用電力電子器件的系統(tǒng)組成應用電力電子器件的系統(tǒng)組成1.1.2電力電子器件的分類電力電子器件的分類按照器件能夠被控制電路信號所控制的程度，按照器件能夠被控制電路信號所控制的程度，分為以下三類：分為以下三類：半控型器件半控型器件1.1.3絕緣柵雙極晶體管（Insulated-Gate Bipolar TransistorIGBT）電力場效應晶體管（電力MOSFET）門極可關斷晶閘管（GTO）不可控器件不可控器件電力二極管（Power Diode）只有兩個端子，器件的通和斷是由其在主電路中承受的電壓和電 流決定的。通過控制信號既可控制其導通

8、又可控制其關斷，又稱自關斷器件。晶閘管（Thyristor）及其大部分派生器件器件的關斷由其在主電路中承受的電壓和電流決定全控型器件全控型器件通過控制信號可以控制其導通而不能控制其關斷。不能用控制信號來控制其通斷, 因此也就不需要驅動電路。 按照驅動電路加在器件控制端和公共端之間信號按照驅動電路加在器件控制端和公共端之間信號的性質，分為兩類：的性質，分為兩類： 按照器件內部電子和空穴兩種載流子參與導電的按照器件內部電子和空穴兩種載流子參與導電的情況分為三類：情況分為三類： 1) 電流驅動型電流驅動型 1) 單極型器件單極型器件電力電子器件的分類電力電子器件的分類1.1.32) 電壓驅動型電壓驅

9、動型通過從控制端注入或者抽出電流來實現(xiàn)導通或者關斷的控制僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實現(xiàn)導通或者關斷的控制 2) 雙極型器件雙極型器件3) 復合型器件復合型器件由一種載流子參與導電的器件由電子和空穴兩種載流子參與導電的器件由單極型器件和雙極型器件集成混合而成的器件 本章內容和學習要點本章內容和學習要點本章內容本章內容: 介紹各種器件的工作原理、基本特性、主要參數(shù)工作原理、基本特性、主要參數(shù)以及選擇和使用中應注意的一些問題。 然后集中講述電力電子器件的驅動、保護和串、驅動、保護和串、并聯(lián)使用并聯(lián)使用這三個問題。學習要點學習要點: 最重要的是掌握其基本特性?；咎匦浴?掌握電力

10、電子器件的參數(shù)和特性曲線的使用方法參數(shù)和特性曲線的使用方法，這是在實際中正確應用電力電子器件的兩個基本要求。 由于電力電子電路的工作特點和具體情況的不同，可能會對與電力電子器件用于同一主電路的其它電路元件，如變壓器、電感、電容、電阻等，有不同于普通電路的要求。1.1.4不可控器件不可控器件電力二極管電力二極管1.2.1 PN結與電力二極管的工作原理 1.2.2 電力二極管的基本特性 1.2.3 電力二極管的主要參數(shù) 1.2.4 電力二極管的主要類型1.2 Power Diode結構和原理簡單，工作可靠，自20世紀50年代初期就獲得應用。 快恢復二極管和肖特基二極管，分別 在中、高頻整流和逆變，

11、以及低壓高頻整流的場合，具有不可替代的地位。不可控器件不可控器件電力二極管電力二極管1.2PN結與電力二極管的工作原理結與電力二極管的工作原理 基本結構和工作原理與信息電子電路中的二極管一樣。 以半導體PN結為基礎。 由一個面積較大的PN結和兩端引線以及封裝組成的從外形上看，主要有螺栓型和平板型兩種封裝。AKAKa)IKAPNJb)c)圖1-2 電力二極管的外形、結構和電氣圖形符號 a) 外形 b) 結構 c) 電氣圖形符號1.2.1N型半導體和P型半導體結合后構成PN結。圖1-3 PN結的形成 交界處電子和空穴的濃度差別，造成了各區(qū)的多子向另一區(qū)的擴散運動擴散運動，到對方區(qū)內成為少子，在界面

12、兩側分別留下了帶正、負電荷但不能任意移動的雜質離子。這些不能移動的正、負電荷稱為空間電荷空間電荷。PN結與電力二極管的工作原理結與電力二極管的工作原理 1.2.1 空間電荷建立的電場被稱為內電場內電場或自建電場自建電場，其方向是阻止擴散運動的，另一方面又吸引對方區(qū)內的少子（對本區(qū)而言則為多子）向本區(qū)運動，即漂移運動漂移運動。 擴散運動和漂移運動最終達到動態(tài)平衡，正、負空間電荷量達到穩(wěn)定值，形成了一個穩(wěn)定的由空間電荷構成的范圍，被稱為空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)，按所強調的角度不同也被稱為耗盡層耗盡層、阻擋層阻擋層或勢壘區(qū)勢壘區(qū)。PN結的正向導通狀態(tài)結的正向導通狀態(tài) 電導調制效應使得PN結在正向電流較大

13、時壓降仍然很低，維持在1V左右，所以正向偏置的PN結表現(xiàn)為低阻態(tài)。PN結的反向截止狀態(tài)結的反向截止狀態(tài) PN結的單向導電性。 二極管的基本原理就在于PN結的單向導電性這一主要特征。PN結的反向擊穿結的反向擊穿 有雪崩擊穿和齊納擊穿兩種形式，可能導致熱擊穿。PN結的電容效應：結的電容效應： PN結的電荷量隨外加電壓而變化，呈現(xiàn)電容效應電容效應，稱為結電容結電容CJ，又稱為微分電容微分電容。 結電容按其產(chǎn)生機制和作用的差別分為勢壘電容勢壘電容CB和擴散電容擴散電容CD 。PN結與電力二極管的工作原理結與電力二極管的工作原理 1.2.1勢壘電容勢壘電容只在外加電壓變化時才起作用。外加電壓頻率越高，勢

14、壘電容作用越明顯。勢壘電容的大小與PN結截面積成正比，與阻擋層厚度成反比。PN結與電力二極管的工作原理結與電力二極管的工作原理 1.2.1擴散電容擴散電容僅在正向偏置時起作用。在正向偏置時，當正向電壓較低時，勢壘電容為主；正向電壓較高時，擴散電容為結電容主要成分。結電容結電容影響PN結的工作頻率，特別是在高速開關的狀態(tài)下，可能使其單向導電性變差，甚至不能工作，應用時應加以注意。 造成電力二極管和信息電子電路中的普通造成電力二極管和信息電子電路中的普通二極管區(qū)別的一些因素：二極管區(qū)別的一些因素： 正向導通時要流過很大的電流，其電流密度較大，因而額外載流子的注入水平較高，電導調制效應不能忽略。 引

15、線和焊接電阻的壓降等都有明顯的影響。 承受的電流變化率di/dt較大，因而其引線和器件自身的電感效應也會有較大影響。 為了提高反向耐壓，其摻雜濃度低也造成正向壓降較大。PN結與電力二極管的工作原理結與電力二極管的工作原理 1.2.1電力二極管的基本特性電力二極管的基本特性1. 靜態(tài)特性靜態(tài)特性主要指其伏安特性伏安特性 IOIFUTOUFU圖1-4 電力二極管的伏安特性1.2.2 當電力二極管承受的正向電壓大到一定值（門檻電門檻電壓壓UTO），正向電流才開始明顯增加，處于穩(wěn)定導通狀態(tài)。與正向電流IF對應的電力二極管兩端的電壓UF即為其正向電壓降。當電力二極管承受反向電壓時，只有少子引起的微小而數(shù)

16、值恒定的反向漏電流。2. 動態(tài)特性動態(tài)特性電力二極管的基本特性電力二極管的基本特性1.2.2動態(tài)特性動態(tài)特性關斷過程關斷過程：開關特性開關特性須經(jīng)過一段短暫的時間才能重新獲得反向阻斷能力，進入截止狀態(tài)。 在關斷之前有較大的反向電流出現(xiàn)，并伴隨有明顯的反向電壓過沖。 反映通態(tài)和斷態(tài)之間的轉換過程 因結電容的存在，三種狀態(tài)之間的轉換必然有一個過渡過程，此過程中的電壓電流特性是隨時間變化的。開通過程開通過程： 電力二極管的正向壓降先出現(xiàn)一個過沖UFP，經(jīng)過一段時間才趨于接近穩(wěn)態(tài)壓降的某個值（如 2V）。這一動態(tài)過程時間被稱為正向恢復時間tfr。 電導調制效應起作用需一定的時間來儲存大量少子，達到穩(wěn)態(tài)

17、導通前管壓降較大。 正向電流的上升會因器件自身的電感而產(chǎn)生較大壓降。電流上升率越大，UFP越高 。2. 動態(tài)特性（續(xù)）動態(tài)特性（續(xù)）電力二極管的基本特性電力二極管的基本特性1.2.2 延遲時間：td= t1- t0, 電流下降時間：tf= t2- t1 反向恢復時間：trr= td+ tf 恢復特性的軟度：下降時間與延遲時間 的比值tf /td，或稱恢復系數(shù)，用Sr表示b)UFPuiiFuFtfrt02Va)IFUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdt 圖1-5 電力二極管的動態(tài)過程波形 a) 正向偏置轉換為反向偏置 b) 零偏置轉換為正向偏置電力二極管的基本特

18、性電力二極管的基本特性1.2.2電力二極管的主要參數(shù)電力二極管的主要參數(shù)1. 正向平均電流正向平均電流IF(A V) 額定電流額定電流在指定的管殼溫度（簡稱殼溫，用TC表示）和散熱條件下，其允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。正向平均電流是按照電流的發(fā)熱效應來定義的，因此使用時應按有效值相等的原則有效值相等的原則來選取電流定額，并應留有一定的裕量。當用在頻率較高的場合時，開關損耗造成的發(fā)熱往往不能忽略。當采用反向漏電流較大的電力二極管時，其斷態(tài)損耗造成的發(fā)熱效應也不小。 1.2.32. 正向壓降正向壓降UF指電力二極管在指定溫度下，流過某一指定的穩(wěn)態(tài)正向電流時對應的正向壓降有時參數(shù)表中也給

19、出在指定溫度下流過某一瞬態(tài)正向大電流時器件的最大瞬時正向壓降3. 反向重復峰值電壓反向重復峰值電壓URRM指對電力二極管所能重復施加的反向最高峰值電壓通常是其雪崩擊穿電壓UB的2/3使用時，往往按照電路中電力二極管可能承受的反向最高峰值電壓的兩倍來選定 電力二極管的主要參數(shù)電力二極管的主要參數(shù)1.2.34. 最高工作結溫最高工作結溫TJM結溫結溫是指管芯PN結的平均溫度，用TJ表示。最高工作結溫最高工作結溫是指在PN結不致?lián)p壞的前提下所能承受的最高平均溫度。TJM通常在125175C范圍之內。5. 反向恢復時間反向恢復時間trrtrr= td+ tf ，關斷過程中，電流降到零起到恢復反響阻斷能

20、力止的時間。6. 浪涌電流浪涌電流IFSM指電力二極管所能承受最大的連續(xù)一個或幾個工頻周期的過電流。 電力二極管的主要參數(shù)電力二極管的主要參數(shù)1.2.3電力二極管的主要類型電力二極管的主要類型按照正向壓降、反向耐壓、反向漏電流等性能，特別是反向恢復特性的不同介紹。在應用時，應根據(jù)不同場合的不同要求選擇不同類型的電力二極管。性能上的不同是由半導體物理結構和工藝上的差別造成的。1. 普通二極管普通二極管（General Purpose Diode）又稱整流二極管（Rectifier Diode）多用于開關頻率不高（1kHz以下）的整流電路中其反向恢復時間較長，一般在5 s以上，這在開關頻率不高時并

21、不重要。正向電流定額和反向電壓定額可以達到很高，分別可達數(shù)千安和數(shù)千伏以上。1.2.42. 快恢復二極管快恢復二極管（Fast Recovery DiodeFRD）電力二極管的主要類型電力二極管的主要類型1.2.4恢復過程很短特別是反向恢復過程很短（5 s以下）的二極管，也簡稱快速二極管。工藝上多采用了摻金措施有的采用PN結型結構有的采用改進的PiN結構 采用外延型PiN結構的的快恢復外延二極管快恢復外延二極管（Fast Recovery Epitaxial DiodesFRED），其反向恢復時間更短（可低于50ns），正向壓降也很低（0.9V左右），但其反向耐壓多在1200V以下。 從性能上

22、可分為快速恢復和超快速恢復兩個等級。前者反向恢復時間為數(shù)百納秒或更長，后者則在100ns以下，甚至達到2030ns。 3. 肖特基二極管肖特基二極管 以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎的二極管稱為肖特基勢壘二極管（Schottky Barrier DiodeSBD），簡稱為肖特基二極管。 20世紀80年代以來，由于工藝的發(fā)展得以在電力電子電路中廣泛應用。肖特基二極管的肖特基二極管的弱點 當反向耐壓提高時其正向壓降也會高得不能滿足要求，因此多用于200V以下。 反向漏電流較大且對溫度敏感，因此反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，而且必須更嚴格地限制其工作溫度。肖特基二極管的肖特基二極管的優(yōu)點 反向恢復時間很短

23、（1040ns）。 正向恢復過程中也不會有明顯的電壓過沖。 在反向耐壓較低的情況下其正向壓降也很小，明顯低于快恢復二極管 其開關損耗和正向導通損耗都比快速二極管還要小，效率高 。電力二極管的主要類型電力二極管的主要類型1.2.4半控器件半控器件晶閘管晶閘管 1.3.1 晶閘管的結構與工作原理晶閘管的結構與工作原理 1.3.2 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性 1.3.3 晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù) 1.3.4 晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件1.3晶閘管晶閘管（Thyristor）：晶體閘流管，可控硅整流器（Silicon Controlled RectifierSCR） 1956年美國

24、貝爾實驗室（Bell Lab）發(fā)明了晶閘管 1957年美國通用電氣公司（GE）開發(fā)出第一只晶閘管產(chǎn)品 1958年商業(yè)化 開辟了電力電子技術迅速發(fā)展和廣泛應用的嶄新時代 20世紀80年代以來，開始被性能更好的全控型器件取代 能承受的電壓和電流容量最高，工作可靠，在大容量的場合具有重要地位晶閘管往往專指晶閘管的一種基本類型普通晶閘管，廣義上講，晶閘管還包括其許多類型的派生器件 半控器件半控器件晶閘管晶閘管1.3晶閘管的結構與工作原理晶閘管的結構與工作原理v外形有螺栓型和平板型兩種封裝；v引出陽極A、陰極K和門極（控制端）G三個聯(lián)接端；v對于螺栓型封裝，通常螺栓是其陽極，能與散熱器緊密聯(lián)接且安裝方便

25、；v平板型封裝的晶閘管可由兩個散熱器將其夾在中間。AAGGKKb)c)a)AGKKGAP1N1P2N2J1J2J3圖1-6 晶閘管的外形、結構和電氣圖形符號a) 外形 b) 結構 c) 電氣圖形符號1.3.1 Ic1=1 IA + ICBO1 （1-1） Ic2=2 IK + ICBO2 （1-2） IK=IA+IG （1-3） IA=Ic1+Ic2 （1-4）式中1和2分別是晶體管V1和V2的共基極電流增益；ICBO1和ICBO2分別是V1和V2的共基極漏電流。由以上式（1-1）（1-4）可得 （1-5）RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1

26、N2a)b)圖1-7 晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理a) 雙晶體管模型 b) 工作原理晶閘管的結構與工作原理晶閘管的結構與工作原理1.3.1)(121CBO2CBO1G2AIIII晶體管的特性是：晶體管的特性是：在低發(fā)射極電流下 是很小的，而當發(fā)射極電流建立起來之后， 迅速增大。 阻斷狀態(tài)：阻斷狀態(tài)：IG=0，1+2很小。流過晶閘管的漏電流稍大于兩個晶體管漏電流之和。開通（門極觸發(fā)）：開通（門極觸發(fā)）：注入觸發(fā)電流使晶體管的發(fā)射極電流增大以致1+2趨近于1的話，流過晶閘管的電流IA（陽極電流）將趨近于無窮大，實現(xiàn)飽和導通。IA實際由外電路決定。晶閘管的結構與工作原理晶閘管的結構與工作原理1.

27、3.1其他幾種可能導通的情況其他幾種可能導通的情況： 陽極電壓升高至相當高的數(shù)值造成雪崩效應 陽極電壓上升率du/dt過高 結溫較高 光直接照射硅片，即光觸發(fā)光觸發(fā) 光觸發(fā)可以保證控制電路與主電路之間的良好絕緣而應用于高壓電力設備中，其它都因不易控制而難以應用于實踐，稱為光控晶閘管光控晶閘管（Light Triggered ThyristorLTT）。只有門極觸發(fā)（包括光觸發(fā)）是最精確、迅速而可靠只有門極觸發(fā)（包括光觸發(fā)）是最精確、迅速而可靠的控制手段的控制手段晶閘管的結構與工作原理晶閘管的結構與工作原理1.3.1晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性 1. 靜態(tài)特性靜態(tài)特性 總結前面介紹的工作原理

28、，可以簡單歸納晶閘管正常工作時的特性如下： 承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導通。 承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通。 晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用。1) 要使晶閘管關斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下 。1.3.2晶閘管的伏安特性 第I象限的是正向特性 第III象限的是反向特性正向導通雪崩擊穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM圖1-8 晶閘管的伏安特性IG2IG1IG晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性1.3.21) 正向特性v IG=0時，器件兩端施加正向電壓，正向阻斷狀態(tài)，只有

29、很小的正向漏電流流過，正向電壓超過臨界極限即正向轉折電壓Ubo，則漏電流急劇增大，器件開通。v隨著門極電流幅值的增大，正向轉折電壓降低。v導通后的晶閘管特性和二極管的正向特性相仿。v晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。v導通期間，如果門極電流為零，并且陽極電流降至接近于零的某一數(shù)值IH以下，則晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài)。IH稱為維持電流。晶閘管的伏安特性正向導通雪崩擊穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性1.3.22) 反向特性晶閘管上施加反向電壓時，伏安特性類似二極管的反向特性。 晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時，只有極小

30、的反相漏電流流過。當反向電壓超過一定限度，到反向擊穿電壓后，外電路如無限制措施，則反向漏電流急劇增加，導致晶閘管發(fā)熱損壞。正向導通雪崩擊穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM晶閘管的伏安特性晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性1.3.22. 動態(tài)特性動態(tài)特性100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiA圖1-9 晶閘管的開通和關斷過程波形晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性1.3.21) 開通過程開通過程延遲時間延遲時間td：門極電流階躍時刻開始，到陽極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的10%的時間。上升時間上升時間tr：陽極電流從10%上升

31、到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時間。開通時間開通時間tgt以上兩者之和，tgt=td+ tr （1-6）普通晶閘管延遲時為0.51.5 s，上升時間為0.53 s。100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiA晶閘管的開通和關斷過程波形晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性1.3.2 2) 關斷過程關斷過程 反向阻斷恢復時間反向阻斷恢復時間trr：正向電流降為零到反向恢復電流衰減至接近于零的時間 正向阻斷恢復時間正向阻斷恢復時間tgr：晶閘管要恢復其對正向電壓的阻斷能力還需要一段時間 在正向阻斷恢復時間內如果重新對晶閘管施加正向電壓，晶閘管會重新正向導通。 實際應用中，應對晶閘管施

32、加足夠長時間的反向電壓，使晶閘管充分恢復其對正向電壓的阻斷能力，電路才能可靠工作。 關斷時間關斷時間tq：trr與tgr之和，即 tq=trr+tgr （1-7)） 普通晶閘管的關斷時間約幾百微秒。100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiA晶閘管的開通和關斷過程波形晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性1.3.21. 電壓定額電壓定額晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù) 1.3.3 在門極斷路而結溫為額定值時，允許重復加在器件上的 正向峰值電壓。通常取晶閘管的UDRM和URRM中較小的標值作為該器件的額定電壓額定電壓。選用時，額定電壓要留有一定裕量裕量,一般取額定電壓為正常

33、工作時晶閘管所承受峰值電壓23倍。 在門極斷路而結溫為額定值時，允許重復加在器件上的反向峰值電壓。晶閘管通以某一規(guī)定倍 數(shù)的額定通態(tài)平均電流時的瞬態(tài)峰值電壓。1) 斷態(tài)重復峰值電壓斷態(tài)重復峰值電壓UDRM2) 反向重復峰值電壓反向重復峰值電壓URRM3) 通態(tài)（峰值）電壓通態(tài)（峰值）電壓UTM2. 電流定額電流定額晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù) 1.3.3 晶閘管在環(huán)境溫度為40C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結溫不超過額定結溫時所允許流過的最大工頻正弦半波電最大工頻正弦半波電流的平均值流的平均值。標稱其額定電流的參數(shù)。使晶閘管維持導通所必需的最小電流，一般為幾十到幾百毫安，與結溫有關。結溫越高，

34、則IH越小。晶閘管剛從斷態(tài)轉入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后， 能維持導通所需的最小電流對同一晶閘管來說，通常IL約為IH的24倍。指由于電路異常情況引起的并使結溫超過額定結溫的不重復性最大正向過載電流 。 4) 浪涌電流浪涌電流ITSM 3) 擎住電流擎住電流 IL 2) 維持電流維持電流 IH 使用時應按實際電流與通態(tài)平均電流有效值相等的原有效值相等的原則則來選取晶閘管。應留一定的裕量，一般取1.52倍。 1) 通態(tài)平均電流通態(tài)平均電流 IT(AV) 3. 動態(tài)參數(shù)動態(tài)參數(shù)晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù) 1.3.3 指在額定結溫和門極開路的情況下，不導致晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉換的外加電壓最大上升率。 如果電流上升太快，則晶閘管剛一開通，便會有很大的電流集中在門極附近的小區(qū)域內，從而造成局部過熱而使晶閘管損壞 。 (2) 通態(tài)電流臨界上升率通態(tài)電流臨界上升率di/dt 在阻斷的晶閘管兩端施加的電壓具有正向的上升率時，相當于一個電容的J2結會有充電電流流過，被稱為位移電位移電流流。此電流流經(jīng)J3結時，起到類似門極觸發(fā)電流的作用。如果電壓上升率過大，使充電電流足夠大，就會使晶閘管誤導通 。 (1) 斷態(tài)電壓臨界上升率斷態(tài)電壓臨界上升率du/d