《新能源汽車電力電子技術(shù)》 課件 2-2 功率晶體管認(rèn)知-課件

功率晶體管認(rèn)知《新能源汽車電力電子技術(shù)》課堂導(dǎo)入01學(xué)習(xí)目標(biāo)02知識(shí)儲(chǔ)備03實(shí)驗(yàn)任務(wù)04課堂測(cè)評(píng)05課后作業(yè)0601課堂導(dǎo)入leading-inofaclassroom學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備實(shí)驗(yàn)任務(wù)課堂測(cè)評(píng)課堂導(dǎo)入課后作業(yè)功率晶體管認(rèn)知課堂導(dǎo)入功率晶體管（GiantTransistor，GTR）也叫電力晶體管，是目前各種自關(guān)斷器件中應(yīng)用較為廣泛的一種。在數(shù)百千瓦以下的低壓變頻電路中，使用最多的就是GTR。02學(xué)習(xí)目標(biāo)learningobjectives學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備技能訓(xùn)練課堂測(cè)評(píng)課堂導(dǎo)入課后作業(yè)學(xué)習(xí)目標(biāo)01熟悉功率晶體管的結(jié)構(gòu)02熟悉功率晶體管的工作原理03熟悉功率晶體管的特性04能對(duì)晶功率晶體管進(jìn)行測(cè)試學(xué)習(xí)目標(biāo)功率晶體管認(rèn)知03知識(shí)儲(chǔ)備accumulationofknowledge學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備實(shí)驗(yàn)任務(wù)課堂測(cè)評(píng)課堂導(dǎo)入課后作業(yè)功率晶體管的結(jié)構(gòu)GTR是由3層半導(dǎo)體（分別為引出集電極﹑基極和發(fā)射極）形成的兩個(gè)PN結(jié)（集電結(jié)和發(fā)射結(jié)）構(gòu)成，和小功率三極管一樣，有PNP和NPN兩種類型。如圖所示為GIR基本結(jié)構(gòu)及電氣圖形符號(hào)，圖中“+”表示高摻雜濃度。GTR通常采用NPN結(jié)構(gòu)。功率晶體管認(rèn)知GTR的基本結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)功率晶體管的工作原理GTR的基本工作原理與普通的雙極結(jié)型晶體管是—樣的。它們均是用基極電流ib控制集電極電流ie的電流控制型器件。GTR的集電極和發(fā)射極施加正向電壓后，基極正偏（ib>0）時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)；反偏（ib≤0)時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。因此，給GTR的基極施加幅值足夠大的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，它將工作于導(dǎo)通或截止的開關(guān)狀態(tài)。功率晶體管認(rèn)知共射極晶體管內(nèi)部載流子的流動(dòng)示意圖功率晶體管的特性功率晶體管認(rèn)知在共發(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)3個(gè)區(qū)域。GTR工作在開關(guān)狀態(tài)，即工作在截止區(qū)或飽和區(qū)。在開關(guān)過程中，即在截止區(qū)和飽和區(qū)之間過渡時(shí)，一般要經(jīng)過放大區(qū)。共發(fā)射極接法時(shí)GTR的輸出特性01功率晶體管的靜態(tài)特性功率晶體管的特性功率晶體管認(rèn)知（1）開通過程其中td表示延遲時(shí)間，主要是由發(fā)射結(jié)勢(shì)壘電容和集電結(jié)勢(shì)壘電容充電產(chǎn)生的；tr表示上升時(shí)間。td與tr兩者之和為開通時(shí)間ton，一般開通時(shí)間為微秒數(shù)量級(jí)。增大基極驅(qū)動(dòng)電流ib的幅值并增大dib/dt，可以縮短td，同時(shí)也可以縮短tr，從而加快開通過程。GTR的開通和關(guān)斷過程電流波形02功率晶體管的動(dòng)態(tài)特性功率晶體管的特性功率晶體管認(rèn)知（2）關(guān)斷過程在右圖中，ts表示儲(chǔ)存時(shí)間，是用來除去飽和導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存在基區(qū)的載流子的；tf表示下降時(shí)間。ts與tf兩者之和為關(guān)斷時(shí)間toff，而ts是toff的主要部分，關(guān)斷時(shí)間的數(shù)值在微秒數(shù)量級(jí)。減小導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存的載流子，或者增大基極抽取負(fù)電流1.2的幅值和負(fù)偏壓，可以縮短ts，從而加快關(guān)斷速度。GTR的開通和關(guān)斷過程電流波形02功率晶體管的動(dòng)態(tài)特性功率晶體管的測(cè)試功率晶體管認(rèn)知使用萬(wàn)用表測(cè)試晶閘管陽(yáng)極A和陰極K之間的正反電阻值，并記錄為Rak和Rka。斷開電路，將負(fù)載電阻R2改為10千歐姆。更換后合上電路。用萬(wàn)用表測(cè)試輸出電壓U0。萬(wàn)用表使用Rx10或Rx100千歐檔測(cè)量控制極G和陰極K之前的正反電阻值，并記錄為Rgk，Rkg。根據(jù)測(cè)試的電阻值判斷晶體管的好壞。如果Rak約等于Rka且Rgk約等于Rkg，則晶閘管是好的。如果Rak、Rka、Rgk、Rkg中由一項(xiàng)或多項(xiàng)阻值無窮大或?yàn)?，則晶閘管是壞的。萬(wàn)用表01功率晶體管測(cè)試功率晶體管的測(cè)試功率晶體管認(rèn)知將萬(wàn)用表?yè)艿絟ef擋。將被測(cè)晶體管的C、B、E三個(gè)引腳分別插入相應(yīng)的插孔中。從萬(wàn)用表顯示屏讀出該管的電流放大系數(shù)β。02功率晶體管β測(cè)試萬(wàn)用表04實(shí)驗(yàn)任務(wù)ProficiencyExercises學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備實(shí)驗(yàn)任務(wù)課堂測(cè)評(píng)課堂導(dǎo)入課后作業(yè)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工具：功率晶體管、萬(wàn)用表；設(shè)備：實(shí)訓(xùn)工作臺(tái)；資料及耗材：《電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》教材、抹布等。

晶閘管萬(wàn)用表功率晶體管認(rèn)知實(shí)驗(yàn)步驟功率晶體管認(rèn)知一、功率晶體管測(cè)試1.使用萬(wàn)用表測(cè)試晶閘管陽(yáng)極A和陰極K之間的正反電阻值，并記錄為Rak和Rka。2.斷開電路，將負(fù)載電阻R2改為10千歐姆。更換后合上電路。用萬(wàn)用表測(cè)試輸出電壓U0。3.萬(wàn)用表使用Rx10或Rx100千歐檔測(cè)量控制極G和陰極K之前的正反電阻值，并記錄為Rgk，Rkg。4.根據(jù)測(cè)試的電阻值判斷晶體管的好壞。如果Rak約等于Rka且Rgk約等于Rkg，則晶閘管是好的。如果Rak、Rka、Rgk、Rkg中由一項(xiàng)或多項(xiàng)阻值無窮大或?yàn)?，則晶閘管是壞的。實(shí)驗(yàn)步驟功率晶體管認(rèn)知二、功率晶體管β測(cè)試1.將萬(wàn)用表?yè)艿絟ef擋。2.將被測(cè)晶體管的C、B、E三個(gè)引腳分別插入相應(yīng)的插孔中。3.從萬(wàn)用表顯示屏讀出該管的電流放大系數(shù)β。分組實(shí)訓(xùn)請(qǐng)各小組按照擬定的小組分工及實(shí)驗(yàn)步驟，完成“功率晶體管認(rèn)知”實(shí)驗(yàn)，并完成工作頁(yè)中實(shí)訓(xùn)報(bào)告的填寫。功率晶體管認(rèn)知總結(jié)評(píng)價(jià)請(qǐng)結(jié)合各自實(shí)驗(yàn)的完成情況，實(shí)事求是的完成實(shí)驗(yàn)自評(píng)與互評(píng)。并將填寫完整的工作頁(yè)提交給老師進(jìn)行檢查和評(píng)價(jià)。功率晶體管認(rèn)知05課堂測(cè)評(píng)Classroomtest學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)儲(chǔ)備實(shí)驗(yàn)任務(wù)課堂測(cè)評(píng)課堂導(dǎo)入課后作業(yè)判斷題1.GTR是由3層半導(dǎo)體（分別為引出集電極﹑基極和發(fā)射極）形成的兩個(gè)PN結(jié)（集電結(jié)和發(fā)射結(jié)）構(gòu)成。（

）2.在共發(fā)射極接法時(shí)的典型輸出特性分為截止區(qū)和放大區(qū)兩個(gè)區(qū)域。（

）3.由于GTR在導(dǎo)通和關(guān)斷過程中都要經(jīng)過放大區(qū)，而放大區(qū)的功耗很大，因此應(yīng)盡可能縮短開關(guān)時(shí)間，減少開關(guān)損耗。（

）4.在功率晶體管測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，如果Rak、Rka、Rgk、Rkg中由一項(xiàng)或多項(xiàng)阻值無窮大或?yàn)?000Ω以上時(shí)，則功率晶體管是壞的。（

）5.GTR的基本工作原理與普通的雙極