電力電子技術(shù)器件原理

2.3晶閘管（SCR）名稱晶閘管

（Thyristor）可控硅

（SCR）外形與符號(hào)February,20041北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院SCR的工作原理February,20042北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院SCR的導(dǎo)通和關(guān)斷條件當(dāng)SCR承受反向陽極電壓時(shí)，不論門極承受何種電壓，SCR均處于阻斷狀態(tài)。當(dāng)SCR承受正向陽極電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓的情況下，SCR才能導(dǎo)通。SCR在導(dǎo)通時(shí)，只要仍然承受一定正向陽極電壓，不論門極電壓如何，SCR仍能導(dǎo)通。SCR在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主電路電流減少到一定程度時(shí)，SCR恢復(fù)為阻斷。February,20043北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院SCR的特性SCR的伏安特性

VRSM:反向不重復(fù)峰值電壓

VBO：轉(zhuǎn)折電壓

IH：維持電流門極的伏安特性February,20044北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院課堂思考（一）調(diào)試如圖所示晶閘管電路，在斷開Rd測(cè)量輸出電壓Vd是否正確可調(diào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表V讀數(shù)不正常，接上Rd后一切正常，為什么？（觸發(fā)脈沖始終正常工作）February,20045北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院SCR的主要參數(shù)通態(tài)平均電流

ITA

February,20046北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院課堂思考（二）通過SCR的電流波形

如圖所示，Im＝300A

試選取SCR的ITA解：電流有效值

February,20047北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院晶閘管家族的其它器件快速晶閘管（KK、FSCR）逆導(dǎo)型晶閘管（ReverseConductingThyristor）RCTFebruary,20048北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院晶閘管家族的其它器件（續(xù)）雙向晶閘管（Bi-directionalThyristor）TRIACFebruary,20049北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.4可關(guān)斷晶閘管（GTO）名稱GateTurnoffThyristor，簡稱GTO符號(hào)February,200410北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院GTO的關(guān)斷原理GTO處于臨界導(dǎo)通狀態(tài)集電極電流IC1占總電流的比例較小

關(guān)斷增益February,200411北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院GTO的陽極伏安特性逆阻型逆導(dǎo)型February,200412北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院GTO的開通特性ton:開通時(shí)間td:延遲時(shí)間tr

:上升時(shí)間ton=td+trFebruary,200413北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院GTO的關(guān)斷特性toff

:關(guān)斷時(shí)間ts

:存儲(chǔ)時(shí)間tf

:下降時(shí)間tt

:尾部時(shí)間toff=

ts

+

tf

+（tt）February,200414北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院GTO的主要參數(shù)可關(guān)斷峰值電流ITGQM關(guān)斷時(shí)的陽極尖峰電壓VPVP

過大可能引起過熱誤觸發(fā)陽極電壓上升率dv/dt靜態(tài)dv/dt動(dòng)態(tài)dv/dt陽極電流上升率di/dtFebruary,200415北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.5電力晶體管（GTR/BJT）名稱巨型晶體管（GiantTransistor）電力晶體管符號(hào)特點(diǎn)（雙極型器件）飽和壓降低開關(guān)時(shí)間較短安全工作區(qū)寬February,200416北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.6功率MOSFET名稱又稱功率MOSFET或電力場效應(yīng)晶體管分類P溝道增強(qiáng)型

N溝道耗盡型符號(hào){{February,200417北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院電力MOSFET的特點(diǎn)單極型器件優(yōu)點(diǎn)開關(guān)速度很快，工作頻率很高;電流增益大，驅(qū)動(dòng)功率小;正的電阻溫度特性，易并聯(lián)均流。缺點(diǎn)通態(tài)電阻較大，通態(tài)損耗相應(yīng)也大；單管容量難以提高，只適合小功率。February,200418北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院電力MOSFET的轉(zhuǎn)移特性ID=f（VGS）ID較大時(shí)，ID

與VGS間的關(guān)

系近似線性?？鐚?dǎo)GFS=dID

/dVGSVGS（th）

開啟電壓February,200419北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院電力MOSFET的輸出特性（Ⅰ）截止區(qū)（Ⅱ）飽和區(qū)（Ⅲ）非飽和區(qū)（Ⅳ）雪崩區(qū)February,200420北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.7絕緣柵雙極晶體管（IGBT）符號(hào)工作原理由MOSFET和

GTR復(fù)合而成等效電路如右February,200421北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院IGBT的伏安特性伏安特性示意圖February,200422北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院IGBT的擎住效應(yīng)產(chǎn)生原因內(nèi)部存在NPN

型寄生晶體管避免方法使漏極電流

不超過IDM減小重加dvds

/dtFebruary,200423北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院IGBT的安全工作區(qū)柵極布線應(yīng)注意：驅(qū)動(dòng)電路與IGBT的連線要盡量短；如不能直接連線時(shí)，應(yīng)采用雙絞線。正向安全工作區(qū)反向安全工作區(qū)February,200424北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.8其它新型場控器件MOS控制晶閘管MCT集成門極驅(qū)動(dòng)晶閘管IGCT靜電感應(yīng)晶體管SIT靜電感應(yīng)晶閘管SITH智能型器件IPMFebruary,200425北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院2.9常用器件性能比較

DSCR

GTOIGBTMOSFET驅(qū)動(dòng)信號(hào)無

電流電流電壓電壓驅(qū)動(dòng)功率—大大中小通態(tài)壓降小小小中大開關(guān)速度慢/快慢較慢中快通過電流能力大大較大中