電力電子技術(shù)02

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——二極管2.3半控型器件——晶閘管2.4典型全控型器件2.5其他新型電力電子器件1信息電子技術(shù)的根底———信息電子器件.電力電子電路的根底———電力電子器件.第2章電力電子器件·引言本章主要內(nèi)容：概述電力電子器件的概念、特點(diǎn)和分類等問題。引見常用電力電子器件的任務(wù)原理、根本特性、 主要參數(shù)以及選擇和運(yùn)用中應(yīng)留意問題。2電力電子開關(guān)器件：普通專指以開關(guān)方式任務(wù)的電力半導(dǎo)體器件，它被直接運(yùn)用在電力系統(tǒng)或電力設(shè)備的主電路中，實(shí)現(xiàn)電能的變換和控制義務(wù)。教學(xué)要求1.了解電力電子開關(guān)器件的構(gòu)造和任務(wù)原理；2.掌握開關(guān)器件的根本特性和主要參數(shù)。第2章電力電子器件·引言32.1.1電力電子器件的概念和特征2.1.2運(yùn)用電力電子器件的系統(tǒng)組成2.1.3電力電子器件的分類2.1電力電子器件概述前往42.1.1電力電子器件的概念和特征1〕概念:電力電子器件〔PowerElectronicDevice〕——功率半導(dǎo)體開關(guān)器件，在主電路中經(jīng)過控制其開關(guān)形狀，能實(shí)現(xiàn)電能變換和控制的電子器件。主電路〔MainPowerCircuit〕——電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接承當(dāng)電能的變換或控制義務(wù)的電路。電力電子器件前往52.1.1電力電子器件的概念和特征圖1-0電力電子器件的理想開關(guān)模型2〕電力電子器件根本模型它有三個(gè)電極：其中A和B代表開關(guān)的兩個(gè)主電極，K是控制開關(guān)通斷的控制極；它只任務(wù)在“通態(tài)〞和“斷態(tài)〞兩種情況：通態(tài)時(shí)其電阻為零，斷態(tài)時(shí)其電阻無窮大。前往6電力電子器件普通都任務(wù)在開關(guān)形狀。主要進(jìn)展電功率的處置，其才干普通遠(yuǎn)大于信息電子器件。電力電子器件往往需求由信息電子電路來驅(qū)動控制。電力電子器件功率損耗較大，遠(yuǎn)大于信息電子器件，普通都要安裝散熱器。2.1.1電力電子器件的概念和特征3〕電力電子器件根本特征〔由模型分析出〕：前往7通態(tài)損耗是器件功率損耗的主要成因。器件開關(guān)頻率較高時(shí)，開關(guān)損耗能夠成為器件功率損耗的主要要素。主要損耗通態(tài)損耗斷態(tài)損耗開關(guān)損耗關(guān)斷損耗開通損耗2.1.1電力電子器件的概念和特征電力電子器件的損耗前往8電力電子系統(tǒng)：由控制電路、驅(qū)動電路、維護(hù)電路和以電力電子器件為中心的主電路組成。圖1-1電力電子器件在實(shí)踐運(yùn)用中的系統(tǒng)組成控制電路檢測電路驅(qū)動電路RL主電路V1V2維護(hù)電路在主電路和控制電路中附加一些電路，以保證電力電子器件和整個(gè)系統(tǒng)正常可靠運(yùn)轉(zhuǎn)2.1.2運(yùn)用電力電子器件系統(tǒng)組成電氣隔離控制電路前往9按照器件可以被控制電路信號所控制的程度，分為以下三類：半控型器件絕緣柵雙極晶體管〔Insulated-GateBipolarTransistor——IGBT〕電力場效應(yīng)晶體管〔電力MOSFET〕門極可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕不可控器件電力二極管〔PowerDiode〕只需兩個(gè)端子，器件的通和斷是由其在主電路中接受的電壓和電流決議的。經(jīng)過控制信號既可控制其導(dǎo)通又可控制其關(guān)斷，又稱自關(guān)斷器件。晶閘管〔Thyristor〕及其大部分派生器件器件的關(guān)斷由其在主電路中接受的電壓和電流決議全控型器件經(jīng)過控制信號可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷。不能用控制信號來控制其通斷,因此也就不需求驅(qū)動電路。前往2.1.3電力電子器件的分類10電流驅(qū)動型——經(jīng)過從控制端注入或者抽出電流來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。電壓驅(qū)動型——僅經(jīng)過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。2.1.3電力電子器件的分類按照驅(qū)動電路信號的性質(zhì)，分為兩類：前往11按照器件內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的情況分為三類：1)單極型器件電力電子器件的分類2.1.32)雙極型器件3)復(fù)合型器件由一種載流子參與導(dǎo)電的器件。由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)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。前往122.1.4如何調(diào)查電力電子器件導(dǎo)通壓將(損耗)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率(恢復(fù)時(shí)間/開通時(shí)間/關(guān)斷時(shí)間)器件容量(電能處置、變換的才干)可靠性(半控<全控)耐沖壓力(電流過沖、半控>全控)前往132.2.1PN結(jié)與電力二極管的任務(wù)原理2.2.2電力二極管的根本特性2.2.3電力二極管的主要參數(shù)2.2.4電力二極管的主要類型2.2不可控器件—電力二極管〔PowerDiode〕前往14PowerDiode構(gòu)造和原理簡單，任務(wù)可靠，自20世紀(jì)50年代初期就獲得運(yùn)用?？旎謴?fù)二極管和肖特基二極管，分別在中、高頻整流和逆變，以及低壓高頻整流的場所，具有不可替代的位置。2.2不可控器件—電力二極管·引言整流二極管及模塊151617根本構(gòu)造和任務(wù)原理與信息電子電路中的二極管一樣。由一個(gè)面積較大的PN結(jié)和兩端引線以及封裝組成的。圖1-2電力二極管的外形、構(gòu)造和電氣圖形符號a)外形b)構(gòu)造c)電氣圖形符號2.2.1PN結(jié)與電力二極管的任務(wù)原理AKAKa)IKAPNJb)c)AK前往18正導(dǎo)游通形狀即PN結(jié)外加正向電壓時(shí)，處于導(dǎo)通形狀，表現(xiàn)為低阻態(tài)。但維持有1V左右的壓降。反向截止形狀即PN結(jié)外加反向電壓時(shí)，處于截止形狀，表現(xiàn)為高阻態(tài)。但維持有微弱的漏電流流通，也稱反向飽和電流，普通為微安級，幾乎為零。電容效應(yīng)PN結(jié)的電荷量隨外加電壓而變化，故呈現(xiàn)電容效應(yīng)。2.2.1PN結(jié)與電力二極管的任務(wù)原理前往PN結(jié)特性：※電容效應(yīng)PN結(jié)的任務(wù)頻率，尤其是高速的開關(guān)形狀。19主要指其伏安特性門檻電壓UTO，正向電流IF開場明顯添加所對應(yīng)的電壓。與IF對應(yīng)的電力二極管兩端的電壓即為其正向電壓降UF。接受反向電壓時(shí)，只需微小而數(shù)值恒定的反向漏電流。圖1-4電力二極管的伏安特性2.2.2電力二極管的根本特性1)靜態(tài)特性IOIFUTOUFU前往202)動態(tài)特性——二極管的電壓-電流特性隨時(shí)間變化的特性；——是由于有結(jié)電容的存在。2.2.2電力二極管的根本特性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(zhuǎn)換為反向偏置b)零偏置轉(zhuǎn)換為正向偏置延遲時(shí)間：td=t1-t0,電流下降時(shí)間：tf=t2-t1反向〔阻斷〕恢復(fù)時(shí)間：trr=td+tf。前往21——在指定的管殼溫度和散熱條件下，其允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。在此電流下，因管子的正向壓降引起的損耗呵斥的結(jié)溫升高不會超越所允許的最高任務(wù)結(jié)溫。IF(AV)是按照電流的發(fā)熱效應(yīng)來定義的，運(yùn)用時(shí)應(yīng)按有效值相等的原那么來選取電流定額，并應(yīng)留有一定的裕量。2.2.3電力二極管的主要參數(shù)1)正向平均電流IF(AV)-------額定電流前往222.2.3電力二極管的主要參數(shù)1)正向平均電流IF(AV)前往23例如:某電力二極管的額定電流是100A，那么可求得允許經(jīng)過正弦半波的幅值電流Im＝314A,允許經(jīng)過恣意波形的的有效值為I=157A,即闡明額定電流為100A的二極管可經(jīng)過幅值為314A的正弦半波電流,可以全周期內(nèi)經(jīng)過恣意波形的有效值為157A電流,其功耗不超越允許值。引入波形系數(shù)2.2.3電力二極管的主要參數(shù)前往242.2.3電力二極管的主要參數(shù)3〕正向壓降UF前往在指定溫度下，流過某一指定的穩(wěn)態(tài)正向電流時(shí)，對應(yīng)的正導(dǎo)游通壓降。選擇UF小的管子可以降低損耗。2〕反向反復(fù)峰值電壓URRM對電力二極管所能反復(fù)施加的反向最頂峰值電壓。運(yùn)用時(shí)，該當(dāng)留有兩倍的裕量。4〕反向恢復(fù)時(shí)間trrtrr=td+tf25結(jié)溫是指管芯PN結(jié)的平均溫度，用TJ表示。TJM是指在PN結(jié)不致?lián)p壞的前提下所能接受的最高平均溫度。TJM通常在125~175C范圍之內(nèi)。6)浪涌電流IFSM指電力二極管所能接受最大的延續(xù)一個(gè)或幾個(gè)工頻周期的過電流。1.2.3電力二極管的主要參數(shù)5〕最高任務(wù)結(jié)溫TJM前往261)普通二極管〔GeneralPurposeDiode〕又稱整流二極管〔RectifierDiode〕;多用于開關(guān)頻率不高〔1kHz以下〕的整流電路;其反向恢復(fù)時(shí)間較長〔5US以上〕;正向電流定額和反向電壓定額可以到達(dá)很高;2.2.4電力二極管的主要類型前往27從性能上可分為快速恢復(fù)和超快速恢復(fù)兩個(gè)等級。前者trr為數(shù)百納秒或更長，后者那么在100ns以下，甚至到達(dá)20~30ns?？旎謴?fù)外延二極管〔FastRecoveryEpitaxialDiodes——FRED〕，其trr更短〔可低于50ns〕，UF也很低〔0.9V左右〕，但其反向耐壓多在1200V以下。2.2.4電力二極管的主要類型2)快恢復(fù)二極管(快速二極管)〔FastRecoveryDiode——FRD〕前往2829肖特基二極管的弱點(diǎn)反向耐壓提高時(shí)正向壓降會提高很多，多用于200V以下場所。反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，必需嚴(yán)厲地限制其任務(wù)溫度。肖特基二極管的優(yōu)點(diǎn)反向恢復(fù)時(shí)間很短〔可小于10ns〕。正向恢復(fù)過程中也不會有明顯的電壓過沖。反向耐壓較低時(shí)其正向壓降〔0.4-0.5V〕明顯低于快恢復(fù)二極管(0.8-1V)。效率高，其開關(guān)損耗和正導(dǎo)游通損耗都比快速二極管還小。2.2.4電力二極管的主要類型3.肖特基二極管以金屬和半導(dǎo)體接觸構(gòu)成的勢壘為根底的二極管稱為肖特基勢壘二極管〔SchottkyBarrierDiode——SBD〕。前往30二極管的典型運(yùn)用312.3半控器件—晶閘管2.3.1晶閘管的構(gòu)造與任務(wù)原理2.3.2晶閘管的根本特性2.3.3晶閘管的主要參數(shù)2.3.4晶閘管的派生器件前往322.3半控器件—晶閘管·引言1956年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶閘管。1957年美國通用電氣公司開發(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(shù)迅速開展和廣泛運(yùn)用的嶄新時(shí)代。20世紀(jì)80年代以來，開場被全控型器件取代。能接受的電壓和電流容量最高，任務(wù)可靠，在大容量的場所具有重要位置。電力電子技術(shù)誕生的標(biāo)志性器件。晶閘管〔Thyristor〕：晶體閘流管、可控硅整流器〔SiliconControlledRectifier——SCR〕33圖1-6晶閘管的外形、構(gòu)造和電氣圖形符號a)外形b)構(gòu)造c)電氣圖形符號2.3.1晶閘管的構(gòu)造與任務(wù)原理外形有螺栓型和平板型兩種封裝。有三個(gè)聯(lián)接端。螺栓型封裝，通常螺栓是其陽極，能與散熱器嚴(yán)密聯(lián)接且安裝方便。平板型晶閘管可由兩個(gè)散熱器將其夾在中間。前往342.3.1晶閘管的構(gòu)造與任務(wù)原理常用晶閘管的構(gòu)造螺栓型晶閘管前往351〕平板型2〕螺栓型)前往363〕SL16螺栓型散熱器4〕模塊散熱器2〕SS11型水冷散熱器1〕SF11型風(fēng)冷散熱器前往37如何控制燈泡亮、滅〔暗〕？晶閘管導(dǎo)通關(guān)斷實(shí)驗(yàn)原理圖2.3.1晶閘管的構(gòu)造與任務(wù)原理前往38實(shí)驗(yàn)順序?qū)嶒?yàn)前燈的情況實(shí)驗(yàn)時(shí)晶閘管情況實(shí)驗(yàn)后燈的情況陽極電壓門極電壓導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)123暗暗暗反向反向反向反向零正向暗暗暗123暗暗暗正向正向正向反向零正向暗暗亮關(guān)斷實(shí)驗(yàn)123亮亮亮正向正向正向正向零反向亮亮亮4亮正向減小到零(任意)暗39實(shí)驗(yàn)結(jié)論：晶閘管在反向陽極電壓作用下，不論門極為何種電壓，都處于關(guān)斷形狀；晶閘管僅在正向陽極電壓與正向門極電壓同時(shí)作用下，才干導(dǎo)通；已導(dǎo)通的晶閘管在正向陽極電壓作用下，門極失去控制造用；晶閘管在導(dǎo)通形狀時(shí)，當(dāng)Ea(正向陽極電壓)減小到接近零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。2.3.1晶閘管的構(gòu)造與任務(wù)原理前往402.3.2晶閘管的根本特性接受反向電壓時(shí)，不論門極能否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導(dǎo)通。接受正向電壓時(shí)，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才干開通。晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制造用。要使晶閘管關(guān)斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值〔IH〕以下。晶閘管正常任務(wù)時(shí)的特性總結(jié)如下：前往41晶閘管關(guān)斷條件：使流過晶閘管的陽極電流〔IA〕 小于晶閘管規(guī)定的維持電流。實(shí)現(xiàn)關(guān)斷的詳細(xì)措施？？？？⒈去掉陽極所加的正向電壓；⒉給陽極加反向電壓；⒊增大回路阻抗，使流過陽極電流〔IA〕小于維持電流IH；2.3.1晶閘管的構(gòu)造與任務(wù)原理前往42任務(wù)原理與特性

一、晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通原理：晶閘管的三個(gè)PN結(jié)可等效看成由兩個(gè)晶體管V1(P1-N1-P2)與V2(N1-P2-N2)組成。AGKP1N1J1P2N2J2J3P1N1N1P2P2N22.3.1晶閘管的構(gòu)造與任務(wù)原理前往43AGKRdEaEgIaIkIgIcov1v2由圖可知，v1的集電極電流同時(shí)又是v2的基極電流，v2的集電極電流同時(shí)又是v1的基極電流，當(dāng)晶閘管陽極加正向電壓，一旦有足夠的門極電流流入時(shí)，就構(gòu)成劇烈的正反響。使兩晶體管飽和導(dǎo)通即晶閘管導(dǎo)通IgIb2Ic2=Ib1Ic12.3.1晶閘管的構(gòu)造與任務(wù)原理電流驅(qū)動型前往442.3.1晶閘管的構(gòu)造與任務(wù)原理1-----------------V1管電流增益；2-----------------V2管電流增益；ICBO1------------V1管漏電流；ICBO2-------------V2管漏電流。圖1-7晶閘管的雙晶體管模型及其任務(wù)原理a)雙晶體管模型b)任務(wù)原理〔1-2〕〔1-1〕〔1-3〕〔1-4〕前往452.3.1晶閘管的構(gòu)造與任務(wù)原理圖1-7晶閘管的雙晶體管模型及其任務(wù)原理a)雙晶體管模型b)任務(wù)原理〔1-2〕〔1-1〕〔1-3〕〔1-4〕〔1-5〕由以上式可得：前往462.3.1晶閘管的構(gòu)造與任務(wù)原理在低發(fā)射極電流下是很小的，而當(dāng)發(fā)射極電流建立起來之后，迅速增大。阻斷形狀：IG=0，1+2很小。流過晶閘管的漏電流稍大于兩個(gè)晶體管漏電流之和。開通形狀：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，將趨近于無窮大，實(shí)現(xiàn)飽和導(dǎo)通。IA實(shí)踐由外電路決議。不能夠無窮大〔1-5〕前往472.3.1晶閘管的構(gòu)造與任務(wù)原理陽極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值呵斥雪崩效應(yīng)；陽極電壓上升率du/dt過高；結(jié)溫較高；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運(yùn)用于高壓電力設(shè)備中，稱為光控晶閘管〔LightTriggeredThyristor——LTT〕。只需門極觸發(fā)是最準(zhǔn)確、迅速而可靠的控制手段。其他幾種能夠?qū)ǖ那闆r：非正?？刂普？刂魄巴?8⒈Ig=0時(shí)，當(dāng)陽極電壓足夠大時(shí)，晶閘管會“硬開通〞，此電壓稱為正向轉(zhuǎn)機(jī)電壓UbO。正導(dǎo)游通Ig0=0IaUaABIHURO⒉Ig添加時(shí)，正向轉(zhuǎn)機(jī)電壓減小.3.晶閘管一旦導(dǎo)通，門極失去控制造用.4.當(dāng)晶閘管加反向電壓而且此電壓足夠大時(shí)，晶閘管反向擊穿。UbOIg1Ig2Ig2>Ig1>Ig02.3.2晶閘管的根本特性1〕靜態(tài)特性前往492.3.2晶閘管的根本特性1)開經(jīng)過程延遲時(shí)間td(0.5~1.5s)上升時(shí)間tr(0.5~3s)開通時(shí)間tgt：tgt=td+tr〔1-6〕100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiA2)關(guān)斷過程反向阻斷恢復(fù)時(shí)間trr正向阻斷恢復(fù)時(shí)間tgr關(guān)斷時(shí)間tq：tq=trr+tgr〔1-7)普通晶閘管的關(guān)斷時(shí)間約幾百微秒2〕動態(tài)特性圖1-9晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形前往502.3.3晶閘管的主要參數(shù)斷態(tài)反復(fù)峰值電壓UDRM——在門極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許反復(fù)加在器件上的正向峰值電壓。反向反復(fù)峰值電壓URRM——在門極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許反復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。通態(tài)〔峰值〕電壓UT——晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時(shí)的瞬態(tài)峰值電壓。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)，普通取額定電壓為正常任務(wù)時(shí)晶閘管所接受峰值電壓2~3倍。運(yùn)用留意：1〕電壓定額前往512.3.2晶閘管的根本特性圖1-8晶閘管的伏安特性IG2>IG1>IG正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM前往522.3.3晶閘管的主要參數(shù)通態(tài)平均電流IT(AV〕——在環(huán)境溫度為40C和規(guī)定的冷卻形狀下，穩(wěn)定結(jié)溫不超越額定結(jié)溫時(shí)所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。標(biāo)稱其額定電流的參數(shù)。——運(yùn)用時(shí)應(yīng)按有效值相等的原那么來選取晶閘管。維持電流IH——使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流。擎住電流IL——晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后，能維持導(dǎo)通所需的最小電流。對同一晶閘管來說，通常IL約為IH的2~4倍。浪涌電流ITSM——指由于電路異常情況引起的并使結(jié)溫超越額定結(jié)溫的不反復(fù)性最大正向過載電流。2〕電流定額前往532.3.3晶閘管的主要參數(shù)除開通時(shí)間tgt和關(guān)斷時(shí)間tq外，還有：斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt——指在額定結(jié)溫暖門極開路的情況下，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?！妷荷仙蔬^大，使充電電流足夠大，就會使晶閘管誤導(dǎo)通。通態(tài)電流臨界上升率di/dt——指在規(guī)定條件下，晶閘管能接受而無有害影響的最大通態(tài)電流上升率?！僭O(shè)電流上升太快，能夠呵斥部分過熱而使晶閘管損壞。3〕動態(tài)參數(shù)前往542.3.4晶閘管的派生器件有快速晶閘管和高頻晶閘管。開關(guān)時(shí)間以及du/dt和di/dt耐量都有明顯改善。普通晶閘管關(guān)斷時(shí)間數(shù)百微秒，快速晶閘管數(shù)十微秒，高頻晶閘管10s左右。高頻晶閘管的缺乏在于其電壓和電流定額都不易做高。由于任務(wù)頻率較高，任務(wù)時(shí)不能忽略其開關(guān)損耗的發(fā)熱效應(yīng)。1〕快速晶閘管〔FastSwitchingThyristor——FST)前往552.3.4晶閘管的派生器件2〕雙向晶閘管〔TriodeACSwitch——TRIAC或Bidirectionaltriodethyristor〕圖1-10雙向晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性a)電氣圖形符號b)伏安特性a)b)IOUIG=0GT1T2可以為是一對反并聯(lián)聯(lián)接的普通晶閘管的集成。有兩個(gè)主電極T1和T2，一個(gè)門極G。在第Ｉ和第III象限有對稱的伏安特性。不用平均值而用有效值來表示其額定電流值。前往562.3.4晶閘管的派生器件逆導(dǎo)晶閘管〔ReverseConductingThyristor——RCT〕a)KGAb)UOIIG=0圖1-11逆導(dǎo)晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性a)電氣圖形符號b)伏安特性將晶閘管反并聯(lián)一個(gè)二極控制造在同一管芯上的功率集成器件。具有正向壓降小、關(guān)斷時(shí)間短、高溫特性好、額定結(jié)溫高等優(yōu)點(diǎn)?？捎糜诓恍枨笞钄喾聪螂妷旱碾娐分小ｎ~定電流有兩個(gè)：一個(gè)是晶閘管電流、一個(gè)是二極管電流。前往572.3.4晶閘管的派生器件光控晶閘管〔LightTriggeredThyristor——LTT〕圖1-12光控晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性a)小功率外形b)電氣圖形符號c)伏安特性又稱光觸發(fā)晶閘管，是利用一定波長的光照信號觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管。光觸發(fā)保證了主電路與控制電路之間的絕緣，且可防止電磁干擾的影響。因此目前用在高壓大功率的場所。光強(qiáng)度強(qiáng)弱c)OUIA前往58KK---快速晶閘管KP---普通晶閘管KA---高頻晶閘管補(bǔ)充.晶閘管常見型號認(rèn)識KS---雙向晶閘管前往59KP□－□□表示晶閘管普通反向阻斷型額定通態(tài)平均電流正反向反復(fù)峰值電壓等級通態(tài)平均電壓組別補(bǔ)充.晶閘管常見型號〔KP型〕認(rèn)識前往601.型號為KP100-3，維持電流IH=4mA的晶閘管運(yùn)用在以下圖中電路里，問能否合理？為什么〔暫不思索電壓電流裕量〕？補(bǔ)充.思索題前往612.電路如以下圖所示，假設(shè)變壓器T，晶閘管VT為理想元器件，如今電源的30相位處給晶閘管一個(gè)可靠觸發(fā)脈沖信號，試畫出負(fù)載電壓R上的電壓波形圖？補(bǔ)充.思索題前往622.電路如以下圖所示，假設(shè)變壓器T，晶閘管VT為理想元器件，且在電源的30相位處給晶閘管一個(gè)可靠觸發(fā)脈沖信號，試畫出負(fù)載電壓R上的電壓波形圖？補(bǔ)充.思索題前往633.用萬用表怎樣區(qū)分晶閘管陽極、陰極與門極？如何初步判別晶閘管的好壞？解：用萬用表丈量晶閘管三個(gè)極間的電阻。陽極A與陰極K間的正反向電阻接近無窮大，門極與陰極間電阻約為幾百歐，并且G-K間的阻值略小于K-G間的阻值。補(bǔ)充.思索題前往643.電路如以下圖所示，假設(shè)變壓器T，晶閘管VT為理想元器件，且在電源的30相位處給晶閘管一個(gè)可靠觸發(fā)脈沖信號，試畫出負(fù)載電壓R上的電壓波形圖？補(bǔ)充.思索題前往651〕平板型2〕螺栓型)前往66螺栓式器件前往673〕SL16螺栓型散熱器4〕模塊散熱器2〕SS11型水冷散熱器1〕SF11型風(fēng)冷散熱器前往68平板式器件前往69三相橋前往70功率半導(dǎo)體模塊前往71前往72

前往73前往74

前往75前往76KA型高頻晶閘管參數(shù)表型號ITAVVDRMVTMVGTIGTtqtgtdi/dtdv/dtRjcfmSinewave10kHz

at3ITAV

(at10kHz)

SinewaveTc=65℃VRRM25℃25℃25℃125℃25℃25℃125℃

Tc=65℃（A）（V）（V）(V)(mA)(μs)(μs)(A/μs)(V/μs)(℃/W)kHzKA2020300︱1200

3.22120102.5605000.420KA353521202.5800.2KA505021502.5800.11KA10010021502.51000.08前往77KA型高頻晶閘管參數(shù)表型號ITAVVDRMVTMVGTIGTtqtgtdi/dtdv/dtRjcfmSinewave10kHz

at3ITAV

(at10kHz)

SinewaveTc=65℃VRRM25℃25℃25℃125℃25℃25℃125℃

Tc=65℃（A）（V）（V）(V)(mA)(μs)(μs)(A/μs)(V/μs)(℃/W)kHzKA10001000

300︱16003.232502043008000.02010︱（6）KA12001200325043000.015KA16001600325043000.012KA20002000325043000.010前往78KA型高頻晶閘管參數(shù)表1〕表中di/dt是在10kHz下測試的高頻di/dt；

2〕表中fm為最高任務(wù)頻率；3〕當(dāng)fm為6kHz以下時(shí)，可以提供VDRM、VRRM高達(dá)1600V的元件；4〕以上為清華川普公司產(chǎn)品。前往79雙向晶閘管〔KS〕系列參數(shù)

上海正力整流器前往80前往81前往822.4典型全控型器件2.4.1門極可關(guān)斷晶閘管〔GTO〕2.4.2電力晶體管_(GTR/BJT)2.4.3電力場效應(yīng)晶體管(P-MOSFET)2.4.4絕緣柵雙極晶體管(IGBT)前往831.4典型全控型器件·引言門極可關(guān)斷晶閘管——在晶閘管問世后不久出現(xiàn);20世紀(jì)80年代以來，電力電子技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新時(shí)代;典型代表——門極可關(guān)斷晶閘管、電力晶體管、電力場效應(yīng)晶體管、絕緣柵雙極晶體管。842.4典型全控型器件·引言常用的典型全控型器件電力MOSFETIGBT單管及模塊852.4.1門極可關(guān)斷晶閘管晶閘管的一種派生器件;可以經(jīng)過在門極施加負(fù)的脈沖電流使其關(guān)斷;GTO的電壓、電流容量較大，與普通晶閘管接近，因此在兆瓦級以上的大功率場所仍有較多的運(yùn)用。門極可關(guān)斷晶閘管〔Gate-Turn-OffThyristor—GTO〕前往862.4.1門極可關(guān)斷晶閘管構(gòu)造：與普通晶閘管的一樣點(diǎn)：PNPN四層半導(dǎo)體構(gòu)造，外部引出陽極、陰極和門極。和普通晶閘管的不同點(diǎn)：GTO是一種多元的功率集成器件。圖1-13GTO的內(nèi)部構(gòu)造和電氣圖形符號a)各單元的陰極、門極間隔陳列的圖形b)并聯(lián)單元構(gòu)造斷面表示圖c)電氣圖形符號1〕GTO的構(gòu)造和任務(wù)原理前往871.4.1門極可關(guān)斷晶閘管任務(wù)原理：與普通晶閘管一樣，可以用圖1-7所示的雙晶體管模型來分析。圖1-7晶閘管的雙晶體管模型及其任務(wù)原理1+2=1是器件臨界導(dǎo)通的條件。由P1N1P2和N1P2N2構(gòu)成的兩個(gè)晶體管V1、V2分別具有共基極電流增益1和2。前往882.4.1門極可關(guān)斷晶閘管GTO可以經(jīng)過門極關(guān)斷的緣由是其與普通晶閘管有如下區(qū)別：設(shè)計(jì)2較大，使晶體管V2控制靈敏，易于GTO。導(dǎo)通時(shí)1+2更接近1，導(dǎo)通時(shí)接近臨界飽和，有利門極控制關(guān)斷，但導(dǎo)通時(shí)管壓降增大。多元集成構(gòu)造，使得P2基區(qū)橫向電阻很小，能從門極抽出較大電流。圖1-7晶閘管的任務(wù)原理前往892.4.1門極可關(guān)斷晶閘管GTO導(dǎo)經(jīng)過程與普通晶閘管一樣，只是導(dǎo)通時(shí)飽和程度較淺。GTO關(guān)斷過程中有劇烈正反響使器件退出飽和而關(guān)斷。多元集成構(gòu)造還使GTO比普通晶閘管開經(jīng)過程快，接受di/dt才干強(qiáng)。由上述分析我們可以得到以下結(jié)論：前往902.4.1門極可關(guān)斷晶閘管開經(jīng)過程：與普通晶閘管一樣關(guān)斷過程：與普通晶閘管有所不同儲存時(shí)間ts，使等效晶體管退出飽和。下降時(shí)間tf尾部時(shí)間tt—?dú)埓孑d流子復(fù)合。通常tf比ts小得多，而tt比ts要長。門極負(fù)脈沖電流幅值越大，ts越短。Ot0tiGiAIA90%IA10%IAtttftstdtrt0t1t2t3t4t5t6圖1-14GTO的開通和關(guān)斷過程電流波形GTO的動態(tài)特性前往912.4.1門極可關(guān)斷晶閘管GTO的主要參數(shù)——延遲時(shí)間與上升時(shí)間之和。延遲時(shí)間普通約1~2s，上升時(shí)間那么隨通態(tài)陽極電流的增大而增大。——普通指儲存時(shí)間和下降時(shí)間之和，不包括尾部時(shí)間。下降時(shí)間普通小于2s?！?〕關(guān)斷時(shí)間toff〔1〕開通時(shí)間ton不少GTO都制呵斥逆導(dǎo)型，類似于逆導(dǎo)晶閘管，需接受反壓時(shí)，應(yīng)和電力二極管串聯(lián)。許多參數(shù)和普通晶閘管相應(yīng)的參數(shù)意義一樣，以下只引見意義不同的參數(shù)。前往922.4.1門極可關(guān)斷晶閘管〔3〕最大可關(guān)斷陽極電流IATO〔4〕電流關(guān)斷增益offoff普通很小，只需5左右，這是GTO的一個(gè)主要缺陷。1000A的GTO關(guān)斷時(shí)門極負(fù)脈沖電流峰值要200A。——GTO額定電流?！畲罂申P(guān)斷陽極電流與門極負(fù)脈沖電流最大值IGM之比稱為電流關(guān)斷增益?！?-8〕前往932.4.2電力晶體管電力晶體管〔GiantTransistor——GTR，直譯為巨型晶體管〕。耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管〔BipolarJunctionTransistor——BJT〕，英文有時(shí)候也稱為PowerBJT。20世紀(jì)80年代以來，在中、小功率范圍內(nèi)取代晶閘管，但目前又大多被IGBT和電力MOSFET取代。前往94與普通的雙極結(jié)型晶體管根本原理是一樣的。主要特性是耐壓高、電流大、開關(guān)特性好。通常采用至少由兩個(gè)晶體管按達(dá)林頓接法組成的單元構(gòu)造。采用集成電路工藝將許多這種單元并聯(lián)而成。2.4.2電力晶體管1〕GTR的構(gòu)造和任務(wù)原理圖1-15GTR的構(gòu)造、電氣圖形符號和內(nèi)部載流子的流動a)內(nèi)部構(gòu)造斷面表示圖b)電氣圖形符號c)內(nèi)部載流子的流動前往952.4.2電力晶體管在運(yùn)用中，GTR普通采用共發(fā)射極接法。集電極電流ic與基極電流ib之比為〔1-9〕——GTR的電流放大系數(shù)，反映了基極電流對集電極電流的控制才干。當(dāng)思索到集電極和發(fā)射極間的漏電流Iceo時(shí)，ic和ib的關(guān)系為ic=ib+Iceo〔1-10〕單管GTR的值比小功率的晶體管小得多，通常為10左右，采用達(dá)林頓接法可有效增大電流增益?？昭麟娮恿鱟)EbEcibic=bibie=(1+b)ib1〕GTR的構(gòu)造和任務(wù)原理前往962.4.2電力晶體管(1)

靜態(tài)特性共發(fā)射極接法時(shí)的典型輸出特性：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。在電力電子電路中GTR任務(wù)在開關(guān)形狀。在開關(guān)過程中，即在截止區(qū)和飽和區(qū)之間過渡時(shí)，要經(jīng)過放大區(qū)。截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)OIcib3ib2ib1ib1<ib2<ib3Uce圖1-16共發(fā)射極接法時(shí)GTR的輸出特性2〕GTR的根本特性前往972.4.2電力晶體管開經(jīng)過程延遲時(shí)間td和上升時(shí)間tr，二者之和為開通時(shí)間ton。加快開經(jīng)過程的方法。關(guān)斷過程儲存時(shí)間ts和下降時(shí)間tf，二者之和為關(guān)斷時(shí)間toff。加快關(guān)斷速度的方法。GTR的開關(guān)時(shí)間在幾微秒以內(nèi)，比晶閘管和GTO都短很多。ibIb1Ib2Icsic0090%Ib110%Ib190%Ics10%Icst0t1t2t3t4t5tttofftstftontrtd圖1-17GTR的開通和關(guān)斷過程電流波形(2)

動態(tài)特性前往982.4.2電力晶體管前已述及：電流放大倍數(shù)、直流電流增益hFE、集射極間漏電流Iceo、集射極間飽和壓降Uces、開通時(shí)間ton和關(guān)斷時(shí)間toff(此外還有)：1)

最高任務(wù)電壓GTR上電壓超越規(guī)定值時(shí)會發(fā)生擊穿。擊穿電壓不僅和晶體管本身特性有關(guān)，還與外電路接法有關(guān)。BUcbo>BUcex>BUces>BUcer>Buceo。實(shí)踐運(yùn)用時(shí)，最高任務(wù)電壓要比BUceo低得多。3〕GTR的主要參數(shù)前往992.4.2電力晶體管通常規(guī)定為hFE下降到規(guī)定值的1/2~1/3時(shí)所對應(yīng)的Ic。實(shí)踐運(yùn)用時(shí)要留有裕量，只能用到IcM的一半或稍多一點(diǎn)。3)集電極最大耗散功率PcM最高任務(wù)溫度下允許的耗散功率。產(chǎn)品闡明書中給PcM時(shí)同時(shí)給出殼溫TC，間接表示了最高任務(wù)溫度。2)

集電極最大允許電流IcM前往1002.4.2電力晶體管一次擊穿：集電極電壓升高至擊穿電壓時(shí)，Ic迅速增大。只需Ic不超越限制，GTR普通不會損壞，任務(wù)特性也不變。二次擊穿：一次擊穿發(fā)生時(shí)，Ic忽然急劇上升，電壓陡然下降。經(jīng)常立刻導(dǎo)致器件的永久損壞，或者任務(wù)特性明顯衰變。平安任務(wù)區(qū)〔SafeOperatingArea——SOA〕最高電壓UceM、集電極最大電流IcM、最大耗散功率PcM、二次擊穿臨界限限定。SOAOIcIcMPSBPcMUceUceM圖1-18GTR的平安任務(wù)區(qū)GTR的二次擊穿景象與平安任務(wù)區(qū)前往1012.4.3電力場效應(yīng)晶體管分為結(jié)型和絕緣柵型通常主要指絕緣柵型中的MOS型〔MetalOxideSemiconductorFET〕簡稱電力MOSFET〔PowerMOSFET〕結(jié)型電力場效應(yīng)晶體管普通稱作靜電感應(yīng)晶體管〔StaticInductionTransistor——SIT〕

特點(diǎn)——用柵極電壓來控制漏極電流驅(qū)動電路簡單，需求的驅(qū)動功率小。開關(guān)速度快，任務(wù)頻率高。熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR。電流容量小，耐壓低，普通只適用于功率不超越10kW的電力電子安裝。電力場效應(yīng)晶體管前往1022.4.3電力場效應(yīng)晶體管電力MOSFET的種類

按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道。耗盡型——當(dāng)柵極電壓為零時(shí)漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道。加強(qiáng)型——對于N〔P〕溝道器件，柵極電壓大于〔小于〕零時(shí)才存在導(dǎo)電溝道。

電力MOSFET主要是N溝道加強(qiáng)型。1〕電力MOSFET的構(gòu)造和任務(wù)原理前往1032.4.3電力場效應(yīng)晶體管電力MOSFET的構(gòu)造是單極型晶體管。導(dǎo)電機(jī)理與小功率MOS管一樣，但構(gòu)造上有較大區(qū)別。采用多元集成構(gòu)造，不同的消費(fèi)廠家采用了不同設(shè)計(jì)。圖1-19電力MOSFET的構(gòu)造和電氣圖形符號前往1042.4.3電力場效應(yīng)晶體管小功率MOS管是橫導(dǎo)游電器件。電力MOSFET大都采用垂直導(dǎo)電構(gòu)造，又稱為VMOSFET〔VerticalMOSFET〕。按垂直導(dǎo)電構(gòu)造的差別，分為利用V型槽實(shí)現(xiàn)垂直導(dǎo)電的VVMOSFET和具有垂直導(dǎo)電雙分散MOS構(gòu)造的VDMOSFET〔VerticalDouble-diffusedMOSFET〕。這里主要以VDMOS器件為例進(jìn)展討論。電力MOSFET的構(gòu)造前往1052.4.3電力場效應(yīng)晶體管截止：漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。P基區(qū)與N漂移區(qū)之間構(gòu)成的PN結(jié)J1反偏，漏源極之間無電流流過。導(dǎo)電：在柵源極間加正電壓UGS當(dāng)UGS大于UT時(shí)，P型半導(dǎo)體反型成N型而成為反型層，該反型層構(gòu)成N溝道而使PN結(jié)J1消逝，漏極和源極導(dǎo)電。圖1-19電力MOSFET的構(gòu)造和電氣圖形符號電力MOSFET的任務(wù)原理前往1062.4.3電力場效應(yīng)晶體管

(1)靜態(tài)特性漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關(guān)系稱為MOSFET的轉(zhuǎn)移特性。ID較大時(shí)，ID與UGS的關(guān)系近似線性，曲線的斜率定義為跨導(dǎo)Gfs。010203050402468a)10203050400b)1020305040飽和區(qū)非飽和區(qū)截止區(qū)ID/AUTUGS/VUDS/VUGS=UT=3VUGS=4VUGS=5VUGS=6VUGS=7VUGS=8VID/A圖1-20電力MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性a)轉(zhuǎn)移特性b)輸出特性2〕電力MOSFET的根本特性前往1072.4.3電力場效應(yīng)晶體管截止區(qū)〔對應(yīng)于GTR的截止區(qū)〕飽和區(qū)〔對應(yīng)于GTR的放大區(qū)〕非飽和區(qū)〔對應(yīng)GTR的飽和區(qū)〕任務(wù)在開關(guān)形狀，即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)換。漏源極之間有寄生二極管，漏源極間加反向電壓時(shí)器件導(dǎo)通。通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù)，對器件并聯(lián)時(shí)的均流有利。圖1-20電力MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性a)轉(zhuǎn)移特性b)輸出特性MOSFET的漏極伏安特性：010203050402468a)10203050400b)1020305040飽和區(qū)非飽和區(qū)截止區(qū)ID/AUTUGS/VUDS/VUGS=UT=3VUGS=4VUGS=5VUGS=6VUGS=7VUGS=8VID/A前往1082.4.3電力場效應(yīng)晶體管開經(jīng)過程開通延遲時(shí)間td(on)上升時(shí)間tr開通時(shí)間ton——開通延遲時(shí)間與上升時(shí)間之和關(guān)斷過程關(guān)斷延遲時(shí)間td(off)下降時(shí)間tf關(guān)斷時(shí)間toff——關(guān)斷延遲時(shí)間和下降時(shí)間之和a〕b)RsRGRFRLiDuGSupiD信號+UEiDOOOuptttuGSuGSPuTtd(on)trtd(off)tf圖1-21電力MOSFET的開關(guān)過程a)測試電路b)開關(guān)過程波形up—脈沖信號源，Rs—信號源內(nèi)阻，RG—柵極電阻，RL—負(fù)載電阻，RF—檢測漏極電流(2)

動態(tài)特性前往1092.4.3電力場效應(yīng)晶體管MOSFET的開關(guān)速度和Cin充放電有很大關(guān)系?？山档万?qū)動電路內(nèi)阻Rs減小時(shí)間常數(shù)，加快開關(guān)速度。不存在少子儲存效應(yīng)，關(guān)斷過程非常迅速。開關(guān)時(shí)間在10~100ns之間，任務(wù)頻率可達(dá)100kHz以上，是主要電力電子器件中最高的。場控器件，靜態(tài)時(shí)幾乎不需輸入電流。但在開關(guān)過程中需對輸入電容充放電，仍需一定的驅(qū)動功率。開關(guān)頻率越高，所需求的驅(qū)動功率越大。MOSFET的開關(guān)速度前往1102.4.3電力場效應(yīng)晶體管3)電力MOSFET的主要參數(shù)——電力MOSFET電壓定額(1)

漏極電壓UDS(2)

漏極直流電流ID和漏極脈沖電流幅值IDM——電力MOSFET電流定額(3)柵源電壓UGS——UGS>20V將導(dǎo)致絕緣層擊穿。除跨導(dǎo)Gfs、開啟電壓UT以及td(on)、tr、td(off)和tf之外還有：(4)

極間電容——極間電容CGS、CGD和CDS前往1112.4.4絕緣柵雙極晶體管兩類器件取長補(bǔ)短結(jié)合而成的復(fù)合器件—Bi-MOS器件絕緣柵雙極晶體管〔Insulated-gateBipolarTransistor——IGBT或IGT〕GTR和MOSFET復(fù)合，結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)。1986年投入市場，是中小功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件。繼續(xù)提高電壓和電流容量，以期再取代GTO的位置。GTR和GTO的特點(diǎn)——雙極型，電流驅(qū)動，有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，通流才干很強(qiáng)，開關(guān)速度較低，所需驅(qū)動功率大，驅(qū)動電路復(fù)雜。MOSFET的優(yōu)點(diǎn)——單極型，電壓驅(qū)動，開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動功率小而且驅(qū)動電路簡單。前往1122.4.4絕緣柵雙極晶體管1)IGBT的構(gòu)造和任務(wù)原理三端器件：柵極G、集電極C和發(fā)射極E圖1-22IGBT的構(gòu)造、簡化等效電路和電氣圖形符號a)內(nèi)部構(gòu)造斷面表示圖b)簡化等效電路c)電氣圖形符號前往1132.4.4絕緣柵雙極晶體管圖1-22a—N溝道VDMOSFET與GTR組合——N溝道IGBT。IGBT比VDMOSFET多一層P+注入?yún)^(qū)，具有很強(qiáng)的通流才干。簡化等效電路闡明，IGBT是GTR與MOSFET組成的達(dá)林頓構(gòu)造，一個(gè)由MOSFET驅(qū)動的厚基區(qū)PNP晶體管。RN為晶體管基區(qū)內(nèi)的調(diào)制電阻。圖1-22IGBT的構(gòu)造、簡化等效電路和電氣圖形符號a)內(nèi)部構(gòu)造斷面表示圖b)簡化等效電路c)電氣圖形符號IGBT的構(gòu)造前往1142.4.4絕緣柵雙極晶體管

驅(qū)動原理與電力MOSFET根本一樣，場控器件，通斷由柵射極電壓uGE決議。導(dǎo)通：uGE大于開啟電壓UGE(th)時(shí)，MOSFET內(nèi)構(gòu)成溝道，為晶體管提供基極電流，IGBT導(dǎo)通。通態(tài)壓降：電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使電阻RN減小，使通態(tài)壓降減小。關(guān)斷：柵射極間施加反壓或不加信號時(shí)，MOSFET內(nèi)的溝道消逝，晶體管的基極電流被切斷，IGBT關(guān)斷。IGBT的原理前往115a)b)O有源區(qū)正向阻斷區(qū)飽和區(qū)反向阻斷區(qū)ICUGE(th)UGEOICURMUFMUCEUGE(th)UGE添加2.4.4絕緣柵雙極晶體管2)IGBT的根本特性(1)

IGBT的靜態(tài)特性圖1-23IGBT的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性a)轉(zhuǎn)移特性b)輸出特性轉(zhuǎn)移特性——IC與UGE間的關(guān)系(開啟電壓UGE(th))輸出特性分為三個(gè)區(qū)域：正向阻斷區(qū)、有源區(qū)和飽和區(qū)。前往1162.4.4絕緣柵雙極晶體管ttt10%90%10%90%UCEIC0O0UGEUGEMICMUCEMtfv1tfv2tofftontfi1tfi2td(off)tftd(on)trUCE(on)UGEMUGEMICMICM圖1-24IGBT的開關(guān)過程IGBT的開經(jīng)過程

與MOSFET的類似開通延遲時(shí)間td(on)電流上升時(shí)間tr開通時(shí)間tonuCE的下降過程分為tfv1和tfv2兩段。tfv1——IGBT中MOSFET單獨(dú)任務(wù)的電壓下降過程；tfv2——MOSFET和PNP晶體管同時(shí)任務(wù)的電壓下降過程。(2)

IGBT的動態(tài)特性前往1172.4.4絕緣柵雙極晶體管圖1-24IGBT的開關(guān)過程關(guān)斷延遲時(shí)間td(off〕電流下降時(shí)間關(guān)斷時(shí)間toff電流下降時(shí)間又可分為tfi1和tfi2兩段。tfi1——IGBT器件內(nèi)部的MOSFET的關(guān)斷過程，iC下降較快。tfi2——IGBT內(nèi)部的PNP晶體管的關(guān)斷過程，iC下降較慢。IGBT的關(guān)斷過程ttt10%90%10%90%UCEIC0O0UGEUGEMICMUCEMtfv1tfv2tofftontfi1tfi2td(off)tftd(on)trUCE(on)UGEMUGEMICMICM前往1182.4.4絕緣柵雙極晶體管3)IGBT的主要參數(shù)——正常任務(wù)溫度下允許的最大功耗。(3)最大集電極功耗PCM——包括額定直流電流IC和1ms脈寬最大電流ICP。(2)

最大集電極電流——由內(nèi)部PNP晶體管的擊穿電壓確定。(1)最大集射極間電壓UCES前往1192.4.4絕緣柵雙極晶體管IGBT的特性和參數(shù)特點(diǎn)可以總結(jié)如下：開關(guān)速度高，開關(guān)損耗小。一樣電壓和電流定額時(shí)，平安任務(wù)區(qū)比GTR大，且具有耐脈沖電流沖擊才干。通態(tài)壓降比VDMOSFET低。輸入阻抗高，輸入特性與MOSFET類似。與MOSFET和GTR相比，耐壓和通流才干還可以進(jìn)一步提高，同時(shí)堅(jiān)持開關(guān)頻率高的特點(diǎn)。前往1202.4.4絕緣柵雙極晶體管擎住效應(yīng)或自鎖效應(yīng)：IGBT往往與反并聯(lián)的快速二極管封裝在一同，制成模塊，成為逆導(dǎo)器件?！畲蠹姌O電流、最大集射極間電壓和最大允許電壓上升率duCE/dt確定。反向偏置平安任務(wù)區(qū)〔RBSOA〕——最大集電極電流、最大集射極間電壓和最大集電極功耗確定。正偏平安任務(wù)區(qū)〔FBSOA〕動態(tài)擎住效應(yīng)比靜態(tài)擎住效應(yīng)所允許的集電極電流小。擎住效應(yīng)曾限制IGBT電流容量提高，20世紀(jì)90年代中后期