伺服系統(tǒng)第2章課件電力電子器件

伺服系統(tǒng)第2章課件電力電子器件第一頁(yè)，共61頁(yè)。第2章電力電子器件

2.1電力電子器件概述

2.2不可控器件——電力二極管

2.3半控型器件——晶閘管

2.4典型全控型器件

第二頁(yè)，共61頁(yè)。2.1.1電力電子器件的概念和特征■電力電子器件的概念

◆電力電子器件：可直接用于處理電能的主電路中實(shí)現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。

?主電路：在電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān)電能的變換或控制任務(wù)的電路。第三頁(yè)，共61頁(yè)。2.1.1電力電子器件的概念和特征■電力電子器件的特征

所能處理電功率的大小，也就是其承受電壓和電流的能力，是其最重要的參數(shù)。

為了減小本身的損耗，提高效率，一般都工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

由信息電子電路來(lái)控制

,而且需要驅(qū)動(dòng)電路。自身的功率損耗通常仍遠(yuǎn)大于信息電子器件，在其工作時(shí)一般都需要安裝散熱器。

第四頁(yè)，共61頁(yè)。2.1.1電力電子器件的概念和特征?通態(tài)損耗是電力電子器件功率損耗的主要成因。?當(dāng)器件的開(kāi)關(guān)頻率較高時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗會(huì)隨之增大而可能成為器件功率損耗的主要因素。

通態(tài)損耗斷態(tài)損耗開(kāi)關(guān)損耗開(kāi)通損耗關(guān)斷損耗?電力電子器件的功率損耗第五頁(yè)，共61頁(yè)。

2.1.2應(yīng)用電力電子器件的系統(tǒng)組成

■電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中，一般是由控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和以電力電子器件為核心的主電路組成一個(gè)系統(tǒng)。

電氣隔離圖2-1電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中的系統(tǒng)組成第六頁(yè)，共61頁(yè)。第七頁(yè)，共61頁(yè)。2.1.3電力電子器件的分類■按照能夠被控制電路信號(hào)所控制的程度◆半控型器件

?主要是指晶閘管及其大部分派生器件。?器件的關(guān)斷完全是由其在主電路中承受的電壓和電流決定的。

◆全控型器件?目前最常用的是

IGBT和PowerMOSFET。

?通過(guò)控制信號(hào)既可以控制其導(dǎo)通，又可以控制其關(guān)斷。

◆不可控器件

?電力二極管?不能用控制信號(hào)來(lái)控制其通斷。第八頁(yè)，共61頁(yè)。2.1.3電力電子器件的分類■按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)的性質(zhì)◆電流驅(qū)動(dòng)型

?通過(guò)從控制端注入或者抽出電流來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。(基于PN結(jié)的電力二極管、晶閘管、GTO和GTR等。)

◆電壓驅(qū)動(dòng)型

?僅通過(guò)在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制(MOSFET，IGBT)?！霭凑镇?qū)動(dòng)信號(hào)的波形（電力二極管除外

）◆脈沖觸發(fā)型

?通過(guò)在控制端施加一個(gè)電壓或電流的脈沖信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)器件的開(kāi)通或者關(guān)斷的控制(晶閘管和GTO)。

◆電平控制型

?必須通過(guò)持續(xù)在控制端和公共端之間施加一定電平的電壓或電流信號(hào)來(lái)使器件開(kāi)通并維持在導(dǎo)通狀態(tài)或者關(guān)斷并維持在阻斷狀態(tài)(MOSFET，IGBT)。

第九頁(yè)，共61頁(yè)。2.1.3電力電子器件的分類■按照載流子參與導(dǎo)電的情況◆單極型器件

?由一種載流子參與導(dǎo)電。也稱為場(chǎng)效應(yīng)管.只有多子參與導(dǎo)電,少子不參與導(dǎo)電分為絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管(MOS管)和結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管(J-FET管).其中,MOS管還分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種.◆雙極型器件

?由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電。BJT是雙極結(jié)型晶體管（BipolarJunctionTransistor—BJT）的縮寫(xiě)，又常稱為雙載子晶體管。

◆復(fù)合型器件

?由單極型器件和雙極型器件集成混合而成，也稱混合型器件。

第十頁(yè)，共61頁(yè)。AKAKa)IKAPNJb)c)AK2.2.1PN結(jié)與電力二極管的工作原理■電力二極管是以半導(dǎo)體PN結(jié)為基礎(chǔ)的,實(shí)際上是由一個(gè)面積較大的PN結(jié)和兩端引線以及封裝組成的。從外形上看，可以有螺栓型、平板型等多種封裝。圖2-2電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)a)外形b)基本結(jié)構(gòu)c)電氣圖形符號(hào)第十一頁(yè)，共61頁(yè)。肖特基勢(shì)壘二極管第十二頁(yè)，共61頁(yè)。2.2.1PN結(jié)與電力二極管的工作原理■二極管的基本原理——PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴粽驅(qū)顟B(tài)：當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓（正向偏置）時(shí)，在外電路上則形成自P區(qū)流入而從N區(qū)流出的電流，稱為正向電流IF。

◆反向截止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓時(shí)（反向偏置）時(shí)，反向偏置的PN結(jié)表現(xiàn)為高阻態(tài)，幾乎沒(méi)有電流流過(guò)。

◆反向擊穿：PN結(jié)具有一定的反向耐壓能力，但當(dāng)施加的反向電壓過(guò)大，反向電流將會(huì)急劇增大，破壞PN結(jié)反向偏置為截止的工作狀態(tài)。

?按照機(jī)理不同有雪崩擊穿和齊納擊穿兩種形式。

?反向擊穿發(fā)生時(shí)，采取了措施將反向電流限制在一定范圍內(nèi)，PN結(jié)仍可恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)。?否則PN結(jié)因過(guò)熱而燒毀，這就是熱擊穿。

齊納擊穿與雪崩擊穿均為電擊穿,電擊穿是可逆的,只有在熱擊穿的情況下不可逆,第十三頁(yè)，共61頁(yè)。2.2.1PN結(jié)與電力二極管的工作原理■PN結(jié)的電容效應(yīng)◆稱為結(jié)電容CJ，又稱為微分電容◆結(jié)電容影響PN結(jié)的工作頻率，特別是在高速開(kāi)關(guān)的狀態(tài)下，可能使其單向?qū)щ娦宰儾睿踔敛荒芄ぷ?。第十四?yè)，共61頁(yè)。2.2.2電力二極管的基本特性■靜態(tài)特性◆主要是指其伏安特性

◆正向電壓大到一定值（門(mén)檻電壓UTO

），正向電流才開(kāi)始明顯增加，處于穩(wěn)定導(dǎo)通狀態(tài)。與IF對(duì)應(yīng)的電力二極管兩端的電壓即為其正向電壓降UF。

◆承受反向電壓時(shí)，只有少子引起的微小而數(shù)值恒定的反向漏電流。IOIFUTOUFU圖2-5電力二極管的伏安特性第十五頁(yè)，共61頁(yè)。2.2.3電力二極管的主要參數(shù)■正向平均電流IF(AV) 指電力二極管長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，在指定的管殼溫度和散熱條件下，允許流過(guò)的最大工頻正弦半波電流的平均值。IF(AV)是按照電流的發(fā)熱效應(yīng)來(lái)定義的，使用時(shí)應(yīng)按有效值相等的原則來(lái)選取電流定額，并應(yīng)留有一定的裕量。■正向壓降UF

指電力二極管在指定溫度下，流過(guò)某一指定的穩(wěn)態(tài)正向電流時(shí)對(duì)應(yīng)的正向壓降?！龇聪蛑貜?fù)峰值電壓URRM

指對(duì)電力二極管所能重復(fù)施加的反向最高峰值電壓。使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)留有兩倍的裕量。

第十六頁(yè)，共61頁(yè)。2.2.3電力二極管的主要參數(shù)■最高工作結(jié)溫TJM在PN結(jié)不致?lián)p壞的前提下所能承受的最高平均溫度。

◆TJM通常在125～175C范圍之內(nèi)。第十七頁(yè)，共61頁(yè)。電力二極管小結(jié)正向?qū)?、反向關(guān)斷、功率大、損耗大主要參數(shù) 正向平均電流IF(AV) 正向壓降UF 反向重復(fù)峰值電壓URRM結(jié)電容影響開(kāi)關(guān)頻率第十八頁(yè)，共61頁(yè)。2.3半控器件—晶閘管·引言■晶閘管（Thyristor）是晶體閘流管的簡(jiǎn)稱，又稱作可控硅整流器（SiliconControlledRectifier——SCR），以前被簡(jiǎn)稱為可控硅。

■1956年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室（BellLaboratories）發(fā)明了晶閘管，到1957年美國(guó)通用電氣公司（GeneralElectric）開(kāi)發(fā)出了世界上第一只晶閘管產(chǎn)品，并于1958年使其商業(yè)化?！鲇捎谄淠艹惺艿碾妷汉碗娏魅萘咳匀皇悄壳半娏﹄娮悠骷凶罡叩模夜ぷ骺煽?，因此在大容量的應(yīng)用場(chǎng)合仍然具有比較重要的地位。晶閘管及模塊第十九頁(yè)，共61頁(yè)。第二十頁(yè)，共61頁(yè)。注意，正常工作時(shí)，晶閘管散熱器帶電，嚴(yán)禁用手觸及！

第二十一頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.1晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理■晶閘管的結(jié)構(gòu)◆從外形上來(lái)看，晶閘管也主要有螺栓型和平板型兩種封裝結(jié)構(gòu)?！粢鲫?yáng)極A、陰極K和門(mén)極（控制端）G三個(gè)聯(lián)接端?！魞?nèi)部是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。圖2-7晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)a)外形b)結(jié)構(gòu)c)電氣圖形符號(hào)

第二十二頁(yè)，共61頁(yè)。

晶閘管導(dǎo)通的條件是：1）要有適當(dāng)?shù)恼蜿?yáng)極電壓；2）還要有適當(dāng)?shù)恼蜷T(mén)極電壓，且晶閘管一旦導(dǎo)通，門(mén)極將失去作用 晶閘管的關(guān)斷條件：使流過(guò)晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值（稱為維持電流）以下。第二十三頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.1晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理當(dāng)晶閘管承受反向陽(yáng)壓時(shí)，V1、V2因反壓無(wú)法導(dǎo)通；當(dāng)晶閘管承受正向陽(yáng)壓時(shí)，V1、V2才得到正確的工作電源，這時(shí)再加入門(mén)極觸發(fā)電流IG，并在管子內(nèi)部形成強(qiáng)烈的正反饋過(guò)程：從而使V1、V2迅速飽和，即晶閘管導(dǎo)通。而對(duì)于已導(dǎo)通的晶閘管，若去掉門(mén)極觸發(fā)電流，由于其內(nèi)部已完成了強(qiáng)烈的正反饋，所以它仍會(huì)維持導(dǎo)通。第二十四頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.1晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理■除門(mén)極觸發(fā)外其他幾種可能導(dǎo)通的情況

◆陽(yáng)極電壓升高至相當(dāng)高，造成雪崩效應(yīng)

◆陽(yáng)極電壓上升率du/dt過(guò)高

◆結(jié)溫較高◆光觸發(fā)第二十五頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.2晶閘管的基本特性■靜態(tài)特性

◆正常工作時(shí)的特性

承受反向電壓時(shí)，不論門(mén)極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通。承受正向電壓時(shí)，僅在門(mén)極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開(kāi)通。晶閘管一旦導(dǎo)通，門(mén)極就失去控制作用，不論門(mén)極觸發(fā)電流是否還存在，晶閘管都保持導(dǎo)通。要使已導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，只能利用外加電壓和外電路的作用使流過(guò)晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。

第二十六頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.2晶閘管的基本特性◆晶閘管的伏安特性

?正向特性

阻斷：當(dāng)IG=0時(shí)，如果在器件兩端施加正向電壓，則晶閘管處于正向阻斷狀態(tài)，只有很小的正向漏電流流過(guò)。

強(qiáng)迫導(dǎo)通：如果正向電壓超過(guò)臨界極限即正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo，則漏電流急劇增大，器件開(kāi)通。

圖2-9晶閘管的伏安特性IG2>IG1>IG

正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM+第二十七頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.2晶閘管的基本特性◆晶閘管的伏安特性

?正向特性正常導(dǎo)通：通過(guò)增大門(mén)極電流，正向轉(zhuǎn)折電壓而降低，晶閘管導(dǎo)通。晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。

恢復(fù)阻斷：如果門(mén)極電流為零且陽(yáng)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。

圖2-9晶閘管的伏安特性IG2>IG1>IG

正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM+第二十八頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.2晶閘管的基本特性?反向特性

√其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(shí)，只有極小的反向漏電流通過(guò)。

√當(dāng)反向電壓超過(guò)一定限度，到反向擊穿電壓后，外電路如無(wú)限制措施，則反向漏電流急劇增大，導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。

圖2-9晶閘管的伏安特性 IG2>IG1>IG正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM+第二十九頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.3晶閘管的主要參數(shù)■電壓定額◆斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM?是在門(mén)極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的正向峰值電壓?！舴聪蛑貜?fù)峰值電壓URRM

?是在門(mén)極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。第三十頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.3晶閘管的主要參數(shù)■電流定額

◆通態(tài)平均電流IT(AV）

?穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫時(shí)所允許流過(guò)的最大工頻正弦半波電流的平均值。

通常取晶閘管的UDRM和URRM中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓。選用時(shí)，一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓2~3倍。第三十一頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.3晶閘管的主要參數(shù)◆維持電流IH

指使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流，通常為幾十到幾百毫安?！羟孀‰娏鱅L 晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號(hào)后，能維持導(dǎo)通所需的最小電流，約為IH的2~4倍第三十二頁(yè)，共61頁(yè)。2.3.3晶閘管的主要參數(shù)■動(dòng)態(tài)參數(shù)

◆開(kāi)通時(shí)間tgt和關(guān)斷時(shí)間tq

◆斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt

在額定結(jié)溫和門(mén)極開(kāi)路的情況下，不導(dǎo)致晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的外加電壓最大上升率。電壓上升率過(guò)大，會(huì)使晶閘管誤導(dǎo)通。

◆通態(tài)電流臨界上升率di/dt

在規(guī)定條件下，晶閘管能承受而無(wú)有害影響的最大通態(tài)電流上升率。電流上升太快，可能造成局部過(guò)熱而使晶閘管損壞。第三十三頁(yè)，共61頁(yè)。晶閘管小結(jié)晶閘管特性陽(yáng)極A、陰極K和門(mén)極G、晶閘管符號(hào)晶閘管導(dǎo)通的條件晶閘管關(guān)斷的條件晶閘管主要參數(shù)：額定電壓、通態(tài)平均電流。斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM反向重復(fù)峰值電壓URRM第三十四頁(yè)，共61頁(yè)。2.4典型全控型器件

2.4.1門(mén)極可關(guān)斷晶閘管GTO

2.4.2電力晶體管GTR

2.4.3電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管

2.4.4絕緣柵雙極晶體管第三十五頁(yè)，共61頁(yè)。2.4典型全控型器件·引言■門(mén)極可關(guān)斷晶閘管在晶閘管問(wèn)世后不久出現(xiàn)?！?0世紀(jì)80年代以來(lái)，電力電子技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新時(shí)代?！龅湫痛怼T(mén)極可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極晶體管。電力MOSFETIGBT單管及模塊第三十六頁(yè)，共61頁(yè)。2.4.1門(mén)極可關(guān)斷晶閘管-GTO晶閘管的一種派生器件：陽(yáng)極-陰極-門(mén)極?？梢酝ㄟ^(guò)在門(mén)極施加負(fù)的脈沖電流使其關(guān)斷。屬于全控型器件。圖2-14GTO的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)各單元的陰極、門(mén)極間隔排列的圖形并聯(lián)單元結(jié)構(gòu)斷面示意圖電氣圖形符號(hào)

（Gate-Turn-OffThyristor）第三十七頁(yè)，共61頁(yè)。2.4.1門(mén)極可關(guān)斷晶閘管-GTO■GTO的結(jié)構(gòu)和工作原理

◆GTO的結(jié)構(gòu)?是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。?是一種多元的功率集成器件，雖然外部同樣引出個(gè)極，但內(nèi)部則包含數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)共陽(yáng)極的小GTO元，這些GTO元的陰極和門(mén)極則在器件內(nèi)部并聯(lián)在一起。

圖2-14GTO的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)各單元的陰極、門(mén)極間隔排列的圖形并聯(lián)單元結(jié)構(gòu)斷面示意圖電氣圖形符號(hào)

第三十八頁(yè)，共61頁(yè)。2.4.1門(mén)極可關(guān)斷晶閘管GTO?GTO的導(dǎo)通過(guò)程與普通晶閘管是一樣的，只不過(guò)導(dǎo)通時(shí)飽和程度較淺。

?而關(guān)斷時(shí)，給門(mén)極加負(fù)脈沖，即從門(mén)極抽出電流，器件退出飽和而關(guān)斷。

?GTO的多元集成結(jié)構(gòu)使得其比普通晶閘管開(kāi)通過(guò)程更快，承受di/dt的能力增強(qiáng)。

第三十九頁(yè)，共61頁(yè)。2.4.2電力晶體管GTR■電力晶體管-一種耐高電壓大電流的雙極結(jié)型晶體管（BJT）

■GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理

◆原理與普通BJT相同。

◆最主要的特性是耐壓高、電流大、開(kāi)關(guān)特性好。雙極型晶體管也稱晶體三極管，它是一種電流控制型器件，由輸入電流控制輸出電流，其本身具有電流放大作用。它工作時(shí)有電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電過(guò)程，故稱為雙極型三極管。

第四十頁(yè)，共61頁(yè)。2.4.2電力晶體管—GTR■GTR的基本特性◆靜態(tài)特性

?在共發(fā)射極接法時(shí)的典型輸出特性分為截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)三個(gè)區(qū)域。

?在電力電子電路中，GTR工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即工作在截止區(qū)或飽和區(qū)。

?在開(kāi)關(guān)過(guò)程中，即在截止區(qū)和飽和區(qū)之間過(guò)渡時(shí)，一般要經(jīng)過(guò)放大區(qū)。截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)OIcib3ib2ib1ib1<ib2<ib3Uce圖2-17共發(fā)射極接法時(shí)GTR的輸出特性共發(fā)射極：輸入和輸出共用發(fā)射極第四十一頁(yè)，共61頁(yè)。第四十二頁(yè)，共61頁(yè)。2.4.3電力MOSFET

(PowerMOSFET）■電力MOSFET是用柵極電壓來(lái)控制漏極電流的，它的特點(diǎn)有：◆驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，需要的驅(qū)動(dòng)功率小。

◆開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高。

◆熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR。

◆電流容量小，耐壓低，多用于功率不超過(guò)10kW的電力電子裝置。

第四十三頁(yè)，共61頁(yè)。2.4.3電力MOSFET◆電力MOSFET

?是單極型晶體管。 ?與小功率MOS管相比，耐壓和耐電流能力大大提高。

?多元結(jié)構(gòu)漏極-D源極-S柵極-G第四十四頁(yè)，共61頁(yè)。2.4.4絕緣柵雙極晶體管-IGBT■GTR和GTO是雙極型電流驅(qū)動(dòng)器件，通流能力很強(qiáng)，但開(kāi)關(guān)速度較低，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。而電力MOSFET是單極型電壓驅(qū)動(dòng)器件，開(kāi)關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小而且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。Insulated-gateBipolarTransistorIGBT單極型晶體管也稱場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱FET(FieldEffectTransistor)。它是一種電壓控制型器件，由輸入電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)效應(yīng)來(lái)控制輸出電流的大小。它工作時(shí)只有一種載流子(多數(shù)載流子)參與導(dǎo)電，故稱為單極型晶體管。第四十五頁(yè)，共61頁(yè)。2.4.4IGBT三端器件，具有柵極G、集電極C和發(fā)射極E。IGBT綜合了GTR和MOSFET的優(yōu)點(diǎn)第四十六頁(yè)，共61頁(yè)。2.4.4IGBTIGBT的工作原理IGBT的驅(qū)動(dòng)原理與電力MOSFET基本相同，是一種場(chǎng)控器件。其開(kāi)通和關(guān)斷是由柵極和發(fā)射極間的電壓UGE決定的。當(dāng)UGE為正且大于開(kāi)啟電壓UGE(th)時(shí)，IGBT導(dǎo)通。當(dāng)柵極與發(fā)射極間施加反向電壓或不加信號(hào)時(shí)，IGBT關(guān)斷。

第四十七頁(yè)，共61頁(yè)。2.4.4IGBT?輸出特性（伏安特性）

√描述的是以柵射電壓為參考變量時(shí)，集電極電流IC與集射極間電壓UCE之間的關(guān)系。

√分為三個(gè)區(qū)域：正向阻斷區(qū)、有源區(qū)和飽和區(qū)。

√當(dāng)UCE<0時(shí)，IGBT為反向阻斷工作狀態(tài)。

√在電力電子電路中，IGBT工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，因而是在正向阻斷區(qū)和飽和區(qū)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換。SaturationCut-offActive

(b)圖2-24IGBT的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性b)輸出特性

第四十八頁(yè)，共61頁(yè)。2.4.4IGBT的主要參數(shù)◆導(dǎo)通時(shí)間Ton（50ns）?！糇畲蠹錁O間電壓UCES（1700V）

?由器件內(nèi)部的PNP晶體管所能承受的擊穿電壓所確定的。

◆最大集電極電流Icm（800A）

◆最大集電極功耗PCM（3000w）

?在正常工作溫度下允許的最大耗散功率。

◆最高工作頻率fm（150kHz）

第四十九頁(yè)，共61頁(yè)。2.4.4IGBT◆IGBT的特性和參數(shù)特點(diǎn)可以總結(jié)如下：

?開(kāi)關(guān)速度高，開(kāi)關(guān)損耗小。?通態(tài)壓降比電力MOSFET低，特別是在電流較大的區(qū)域。

?輸入阻抗高，其輸入特性與電力MOSFET類似。?與電力MOSFET和GTR相比，IGBT的耐