《新能源汽車電力電子技術(shù)》 課件 第二章 電力電子器件

晶閘管認知《新能源汽車電力電子技術(shù)》課堂導(dǎo)入01學(xué)習目標02知識儲備03實驗任務(wù)04課堂測評05課后作業(yè)0601課堂導(dǎo)入leading-inofaclassroom學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)晶閘管認知課堂導(dǎo)入電力電子器件是電力電子技術(shù)發(fā)展的動力和基礎(chǔ)。晶閘管由于其具有體積小，效率高，操作簡單和壽命長等特點，并且能承受的電壓耐量高電流容量大，工作可靠，因此在大容量的應(yīng)用場合具有比較重要的地位。02學(xué)習目標learningobjectives學(xué)習目標知識儲備技能訓(xùn)練課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)學(xué)習目標01熟悉電力電子器件的分類02熟悉晶閘管的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性03能搭建晶閘管導(dǎo)通關(guān)斷條件測試電路并進行測試04能用萬用表判斷晶閘管的好壞學(xué)習目標晶閘管認知03知識儲備accumulationofknowledge學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)電力電子器件分類電力電子器件按照能夠被控制信號所控制的程度可以分為不可控器件、半控型器件和全控型器件3類。不用控制信號來控制其通斷的電力電子器件稱為不可控器件。通過控制信號控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷的電力電子器件稱為半控型器件。通過控制信號控制導(dǎo)通關(guān)斷的電力電子器件稱為全控型器件。晶閘管認知01

根據(jù)器件被控制程度分類電力電子器件分類按照驅(qū)動電路加在電力電子器件控制端和公共端之間的信號的性質(zhì)可以將電力電子器件(電力二極管除外)分為電流驅(qū)動型和電壓驅(qū)動型兩類。電流驅(qū)動型器件要求從控制端注人或者抽出電流且達到一定的數(shù)量級才能實現(xiàn)導(dǎo)通或關(guān)斷的控制。電壓驅(qū)動型器件只要在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可以實現(xiàn)導(dǎo)通或關(guān)斷的控制，需要的控制電流很小(一般在毫安級)。晶閘管認知02

根據(jù)驅(qū)動電路信號分類電力電子器件分類電力電子器件按照內(nèi)部載流子的工作性質(zhì)分類，可分為單極型、雙極型和復(fù)合型3類。單極型器件：導(dǎo)通時只有空穴或電子一種載流子導(dǎo)電的器件。雙極型器件：導(dǎo)通時的載流子既有空穴又有電子導(dǎo)電的器件。復(fù)合型器件：復(fù)合型器件既有單極型器件的結(jié)構(gòu)，又有雙極型器件的結(jié)構(gòu)，通常其控制部分采用單極型結(jié)構(gòu)，主功率部分采用雙極型結(jié)構(gòu)。晶閘管認知03

根據(jù)內(nèi)部載流子的性質(zhì)分類晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管是一種4層半導(dǎo)體3個PN結(jié)的三端大功率電力電子器件。晶閘管認知晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)及電氣圖形符號晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管是一種4層半導(dǎo)體3個PN結(jié)的三端大功率電力電子器件。晶閘管內(nèi)部是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，從上到下分別命名為P1、N1、P2、N2四個區(qū)。形成J1、J2、J3三個PN結(jié)。陽極A由P1區(qū)引出，陰極K由N2區(qū)引出，門極由P2區(qū)引出。晶閘管認知晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)及電氣圖形符號晶閘管的工作原理在器件上取一傾斜的截面，則晶閘管可以看作由P1N1P2和N1P2N2構(gòu)成的兩個晶體管V1、V2組合而成。如果外電路向門極注入電流IG，也就是注入驅(qū)動電流，則IG流人晶體管V2的基極，即產(chǎn)生集電極電流Ic2，它構(gòu)成晶體管V1的基極電流，放大成集電極電流IC1，又進一步增大V2的基極電流，如此形成強烈的正反饋，最后Vl和V2進人完全飽和狀態(tài)，即晶閘管導(dǎo)通。此時如果撤掉外電路注人門極的電流I，晶閘管由于內(nèi)部已形成了強烈的正反饋會仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)。而若要使晶閘管關(guān)斷，必須去掉陽極所加的正向電壓，或者給陽極施加反壓，或者設(shè)法使流過晶閘管的電流降低到接近于零的某一數(shù)值以下，晶閘管才能關(guān)斷。晶閘管認知

(a)模型結(jié)構(gòu)

(b)等效電路晶閘管的雙晶體管模型與等效電路晶閘管的特性晶閘管認知晶閘管陽極伏安特性分為兩個區(qū)域。第Ⅰ象限為正向特性區(qū)，第Ⅲ象限為反向特性區(qū)。晶閘管的陽極伏安特性01晶閘管的靜態(tài)特性晶閘管的特性晶閘管認知晶閘管的動態(tài)特性是指器件上電壓、電流隨時間變化的關(guān)系。開通過程關(guān)斷過程晶閘管動態(tài)波形圖02晶閘管的動態(tài)特性晶閘管的測試晶閘管認知晶閘管的導(dǎo)通條件：單向晶閘管由阻斷到導(dǎo)通必須同時具備兩個條件，晶閘管的陽極與陰極之間加正向電壓，控制極與陰極之間加正向觸發(fā)電壓，而晶閘管從截止到導(dǎo)通后，觸發(fā)電壓就失去了作用。晶閘管的關(guān)斷條件：要使單向晶閘管從導(dǎo)通到關(guān)斷，可減小陽極與陰極之間的陰極電流，使之小于維持電流或使陽極電壓反向或斷開主電路。晶閘管的測試晶閘管認知（1）根據(jù)外形結(jié)構(gòu)識別如圖所示為常用晶閘管外形結(jié)構(gòu)，在圖中標示了晶閘管的陽極A、陰極K和門極(控制端)G。常見晶閘管的外形及電路圖形符號晶閘管的各電極判別晶閘管的測試晶閘管認知（2）使用萬用表進行判別使用萬用表判斷晶閘管電極，應(yīng)將萬用表撥至R×100或R×1k檔，測量任意兩腳間的電阻，僅當黑表筆接G極，紅表筆接K極時，電阻呈低阻值，對其它情況電阻值均為無窮大。由此可迅速判定G、K極，剩下的就是A極。若兩次測得的電阻阻值都為無窮大，則需更換黑表筆所接電極，直到找出晶閘管的三個電極為止。萬用表晶閘管的各電極判別04實驗任務(wù)ProficiencyExercises學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)實驗準備工具：晶閘管、電源、實驗箱、導(dǎo)線、萬用表等；設(shè)備：實訓(xùn)工作臺；資料及耗材：《電力電子技術(shù)實驗》教材、抹布等。晶閘管認知

晶閘管萬用表實驗準備

工具：晶閘管、電源、實驗箱、導(dǎo)線、萬用表等；

設(shè)備：實訓(xùn)工作臺；

資料及耗材：《電力電子技術(shù)實驗》教材、抹布等。晶閘管認知晶閘管導(dǎo)通關(guān)斷電路實驗圖電源實驗步驟晶閘管認知一、判斷晶閘管的好壞判斷晶閘管好壞的實驗步驟如下：取出數(shù)字萬用表，選擇電阻檔，并對萬用表進行校零，然后再進行測量。將萬用表紅表筆連接晶閘管A端子，黑表筆連接K端子，進行測量，讀取數(shù)值不導(dǎo)通。將萬用表紅表筆連接晶閘管K端子，黑表筆連接A端子，進行測量，讀取數(shù)值不導(dǎo)通。將萬用表紅表筆連接晶閘管G端子，黑表筆連接K端子，進行測量，讀取數(shù)值0.8千歐，導(dǎo)通。將萬用表紅表筆連接晶閘管K端子，黑表筆連接G端子，進行測量，讀取數(shù)值0.8千歐，導(dǎo)通。將測試值與維修手冊標準值比較，判斷晶閘管是否正常。取下紅黑表筆，復(fù)位萬用表，收拾整理場地。實驗步驟晶閘管認知晶閘管測試電路二、晶閘管導(dǎo)通關(guān)斷條件測試根據(jù)右圖搭建晶閘管測試電路，搭建電路時不能帶電操作。電路搭建完成后，打開電源開關(guān)，閉合S1開關(guān)，此時燈泡應(yīng)該點亮。分別閉合S2,S3,S4開關(guān)，燈泡應(yīng)該都不亮。先閉合S1開關(guān)，再閉合S3開關(guān)，此時燈泡亮度應(yīng)該逐漸增強。先閉合S1開關(guān)，再閉合S2或S4開關(guān)，此時燈泡亮度沒變化。關(guān)閉電源，拆除電路。整理工具，清潔場地，設(shè)備復(fù)位。分組實訓(xùn)請各小組按照擬定的小組分工及實驗步驟，完成“晶閘管認知”實驗，并完成工作頁中實訓(xùn)報告的填寫。晶閘管認知總結(jié)評價請結(jié)合各自實驗的完成情況，實事求是的完成實驗自評與互評。并將填寫完整的工作頁提交給老師進行檢查和評價。晶閘管認知05課堂測評Classroomtest學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)判斷題1.電力電子器件按照能夠被控制信號所控制的程度可以分為不可控器件、半控型器件和全控型器件3類。（

）2.晶閘管是一種4層半導(dǎo)體4個PN結(jié)的三端大功率電力電子器件。（

）3.晶閘管內(nèi)部是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，從上到下分別命名為P1、N1、P2、N2四個區(qū)。（

）4.陽極電壓升高至相當高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng)時晶閘管可能被觸發(fā)導(dǎo)通。（

）5.晶閘管陽極伏安特性分為兩個區(qū)域。第Ⅰ象限為反向特性區(qū)，第Ⅲ象限為正向特性區(qū)。（

）6.要使單向晶閘管從導(dǎo)通到關(guān)斷，可減小陽極與陰極之間的陰極電流，使之大于維持電流或使陽極電壓反向或斷開主電路。（

）7.使用萬用表的R×1k電阻檔測量單向晶閘管的陽極A與陰極K之間的正、反向電阻阻值，正常時均應(yīng)接近1000Ω。（

）晶閘管認知06課后作業(yè)Homeworkafterclass學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)功率晶體管認知《新能源汽車電力電子技術(shù)》課堂導(dǎo)入01學(xué)習目標02知識儲備03實驗任務(wù)04課堂測評05課后作業(yè)0601課堂導(dǎo)入leading-inofaclassroom學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)功率晶體管認知課堂導(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)習目標learningobjectives學(xué)習目標知識儲備技能訓(xùn)練課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)學(xué)習目標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能對晶功率晶體管進行測試學(xué)習目標功率晶體管認知03知識儲備accumulationofknowledge學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(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，圖中“+”表示高摻雜濃度。GTR通常采用NPN結(jié)構(gòu)。功率晶體管認知GTR的基本結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號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）時處于導(dǎo)通狀態(tài)；反偏（ib≤0)時處于截止狀態(tài)。因此，給GTR的基極施加幅值足夠大的脈沖驅(qū)動信號，它將工作于導(dǎo)通或截止的開關(guān)狀態(tài)。功率晶體管認知共射極晶體管內(nèi)部載流子的流動示意圖功率晶體管的特性功率晶體管認知在共發(fā)射極接法時的典型輸出特性分為截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)3個區(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，一般要經(jīng)過放大區(qū)。共發(fā)射極接法時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知（1）開通過程其中td表示延遲時間，主要是由發(fā)射結(jié)勢壘電容和集電結(jié)勢壘電容充電產(chǎn)生的；tr表示上升時間。td與tr兩者之和為開通時間ton，一般開通時間為微秒數(shù)量級。增大基極驅(qū)動電流ib的幅值并增大dib/dt，可以縮短td，同時也可以縮短tr，從而加快開通過程。GTR的開通和關(guān)斷過程電流波形02功率晶體管的動態(tài)特性功率晶體管的特性功率晶體管認知（2）關(guān)斷過程在右圖中，ts表示儲存時間，是用來除去飽和導(dǎo)通時儲存在基區(qū)的載流子的；tf表示下降時間。ts與tf兩者之和為關(guān)斷時間toff，而ts是toff的主要部分，關(guān)斷時間的數(shù)值在微秒數(shù)量級。減小導(dǎo)通時儲存的載流子，或者增大基極抽取負電流1.2的幅值和負偏壓，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功率晶體管的動態(tài)特性功率晶體管的測試功率晶體管認知使用萬用表測試晶閘管陽極A和陰極K之間的正反電阻值，并記錄為Rak和Rka。斷開電路，將負載電阻R2改為10千歐姆。更換后合上電路。用萬用表測試輸出電壓U0。萬用表使用Rx10或Rx100千歐檔測量控制極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中由一項或多項阻值無窮大或為0，則晶閘管是壞的。萬用表01功率晶體管測試功率晶體管的測試功率晶體管認知將萬用表撥到hef擋。將被測晶體管的C、B、E三個引腳分別插入相應(yīng)的插孔中。從萬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測試萬用表04實驗任務(wù)ProficiencyExercises學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)實驗準備工具：功率晶體管、萬用表；設(shè)備：實訓(xùn)工作臺；資料及耗材：《電力電子技術(shù)實驗》教材、抹布等。

晶閘管萬用表功率晶體管認知實驗步驟功率晶體管認知一、功率晶體管測試1.使用萬用表測試晶閘管陽極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，將負載電阻R2改為10千歐姆。更換后合上電路。用萬用表測試輸出電壓U0。3.萬用表使用Rx10或Rx100千歐檔測量控制極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中由一項或多項阻值無窮大或為0，則晶閘管是壞的。實驗步驟功率晶體管認知二、功率晶體管β測試1.將萬用表撥到hef擋。2.將被測晶體管的C、B、E三個引腳分別插入相應(yīng)的插孔中。3.從萬用表顯示屏讀出該管的電流放大系數(shù)β。分組實訓(xùn)請各小組按照擬定的小組分工及實驗步驟，完成“功率晶體管認知”實驗，并完成工作頁中實訓(xùn)報告的填寫。功率晶體管認知總結(jié)評價請結(jié)合各自實驗的完成情況，實事求是的完成實驗自評與互評。并將填寫完整的工作頁提交給老師進行檢查和評價。功率晶體管認知05課堂測評Classroomtest學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(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)射極接法時的典型輸出特性分為截止區(qū)和放大區(qū)兩個區(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)時間，減少開關(guān)損耗。（

）4.在功率晶體管測試實驗中，如果Rak、Rka、Rgk、Rkg中由一項或多項阻值無窮大或為1000Ω以上時，則功率晶體管是壞的。（

）5.GTR的基本工作原理與普通的雙極結(jié)型晶體管是不同的。（

）功率晶體管認知06課后作業(yè)Homeworkafterclass學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)總結(jié)評價復(fù)習“功率晶體管認知”課程，鞏固所學(xué)內(nèi)容完成下節(jié)課內(nèi)容的預(yù)習功率晶體管認知功率場效應(yīng)晶體管認知《新能源汽車電力電子技術(shù)》課堂導(dǎo)入01學(xué)習目標02知識儲備03實驗任務(wù)04課堂測評05課后作業(yè)0601課堂導(dǎo)入leading-inofaclassroom學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)功率場效應(yīng)晶體管認知課堂導(dǎo)入功率場效應(yīng)晶體管（powerMOSFET）也稱為電力場效應(yīng)晶體管或電力場控晶體管，是一種單極型的電壓控制器件。它不但有自關(guān)斷能力，而且還具有驅(qū)動功率小、開關(guān)速度高、無二次擊穿、安全工作區(qū)寬等特點。02學(xué)習目標learningobjectives學(xué)習目標知識儲備技能訓(xùn)練課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)學(xué)習目標01熟悉功率場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性02能判斷功率場效應(yīng)管的電極03能用萬用表判斷功率場效應(yīng)管的好壞學(xué)習目標功率場效應(yīng)晶體管認知03知識儲備accumulationofknowledge學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)功率場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)MOSFET種類和結(jié)構(gòu)較多，按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道。圖（a）所示為N溝道增強型功率MOSFET的結(jié)構(gòu)，圖（b）所示為功率MOSFET的電氣圖形符號，其引出的三個電極分別為柵極G、漏極D和源極S。功率場效應(yīng)晶體管認知功率場效應(yīng)晶體管（a）結(jié)構(gòu)

（b）電氣圖形符號功率場效應(yīng)晶體管的工作原理當柵源極間電壓為零時，若漏源極間加正電源，P基區(qū)與N區(qū)之間形成的PN結(jié)反偏，漏源極之間無電流流過，如圖中（a）所示。若在柵源極間加正電壓UGS，柵極是絕緣的，所以不會有柵極電流流過。功率場效應(yīng)晶體管認知

（a）UGS=0（b）0＜UGS＜UT

（c）UGS＞UT功率場效應(yīng)晶體管的導(dǎo)電機理功率場效應(yīng)晶體管的工作原理功率場效應(yīng)晶體管認知

（a）UGS=0（b）0＜UGS＜UT

（c）UGS＞UT功率場效應(yīng)晶體管的導(dǎo)電機理但柵極的正電壓會將其下面P區(qū)中的空穴推開，而將P區(qū)中的電子吸引到柵極下面的P區(qū)表面，當UGS＜UT(開啟電壓)時，柵極下P區(qū)表面的電子濃度相對空穴濃度較低，無法形成導(dǎo)電溝道，即漏極源極仍無法導(dǎo)電，如圖中（b）所示。功率場效應(yīng)晶體管的工作原理當UGS＞UT（開啟電壓）時，柵極下P區(qū)表面的電子濃度將超過空穴濃度，使P型半導(dǎo)體反型成N型而成為反型層，該反型層形成N溝道而使PN結(jié)消失，漏極和源極導(dǎo)電，如圖中（c）所示。功率場效應(yīng)晶體管認知

（a）UGS=0（b）0＜UGS＜UT

（c）UGS＞UT功率場效應(yīng)晶體管的導(dǎo)電機理功率場效應(yīng)晶體管的特性功率場效應(yīng)晶體管認知（1）轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性表示漏極電流ID與柵源之間電壓UGS的轉(zhuǎn)移特性關(guān)系曲線，如圖所示。轉(zhuǎn)移特性可表示出器件的放大能力，并且是與GTR中的電流增益β相似。由于功率場效應(yīng)管是壓控器件，因此用跨導(dǎo)gm這一參數(shù)來表示。圖中UT為開啟電壓，只有當UGS=UT時才會出現(xiàn)導(dǎo)電溝道，產(chǎn)生漏極電流ID。轉(zhuǎn)移特性曲線01功率場效應(yīng)晶體管的靜態(tài)特性功率場效應(yīng)晶體管的特性功率場效應(yīng)晶體管認知輸出特性曲線01功率場效應(yīng)晶體管的靜態(tài)特性（2）輸出特性輸出特性即是漏極的伏安特性。特性曲線如圖所示。由圖所見，輸出特性分為截止、飽和與非飽和3個區(qū)域。這里飽和、非飽和的概念與GTR不同。飽和是指漏極電流ID不隨漏源電壓UGS的增加而增加，也就是基本保持不變；非飽和是指漏極電流ID隨UGS增加呈線性關(guān)系變化。04實驗任務(wù)ProficiencyExercises學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)實驗準備工具：功率場效應(yīng)晶體管、萬用表；設(shè)備：實訓(xùn)工作臺；資料及耗材：《電力電子技術(shù)實驗》教材、抹布等。功率場效應(yīng)晶體管認知功率場晶體管萬用表實驗步驟功率場效應(yīng)晶體管認知一、功率晶體管的檢測1.取出數(shù)字萬用表和晶體管。2.打開萬用表，選擇HEF檔，進行測量。3.將晶體管C，B，E三個引腳分別插入萬用表相應(yīng)的插孔中，進行測量。4.讀取數(shù)值，將數(shù)值與維修手冊標準值比較，判斷晶體管是否正常。5.取下晶體管，復(fù)位萬用表。6.整理工具，清潔場地，設(shè)備復(fù)位。分組實訓(xùn)請各小組按照擬定的小組分工及實驗步驟，完成“功率場效應(yīng)晶體管認知”實驗，并完成工作頁中實訓(xùn)報告的填寫。功率場效應(yīng)晶體管認知總結(jié)評價請結(jié)合各自實驗的完成情況，實事求是的完成實驗自評與互評。并將填寫完整的工作頁提交給老師進行檢查和評價。功率場效應(yīng)晶體管認知05課堂測評Classroomtest學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)判斷題1.當柵極電壓為零時漏源極間存在導(dǎo)電溝道的稱為耗盡型；對于N（P）溝道器件，柵極電壓大于（小于）零時才存在導(dǎo)電溝道的稱為增強型。（

）2.MOSFET種類和結(jié)構(gòu)較多，按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和PN溝道。（

）3.功率MOSFET大都采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能大大提高器件的耐壓和通流能力。（

）4.動態(tài)特性主要描述輸入量與輸出量之間的時間關(guān)系，它影響器件的開關(guān)過程。（

）5.功率場效應(yīng)管是壓控器件，在靜態(tài)時輸入0.5A的穩(wěn)定電流。（

）功率場效應(yīng)晶體管認知06課后作業(yè)Homeworkafterclass學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)總結(jié)評價復(fù)習“功率場效應(yīng)晶體管認知”課程，鞏固所學(xué)內(nèi)容完成下節(jié)課內(nèi)容的預(yù)習功率場效應(yīng)晶體管認知絕緣柵雙極型晶體管認知《新能源汽車電力電子技術(shù)》課堂導(dǎo)入01學(xué)習目標02知識儲備03實驗任務(wù)04課堂測評05課后作業(yè)0601課堂導(dǎo)入leading-inofaclassroom學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)絕緣柵雙極型晶體管認知課堂導(dǎo)入絕緣柵雙極型晶體管(InsulatedGateBipolarTransistor，英文縮寫IGBT或IGT)，是兼具GTR和MOSFET各自優(yōu)點的復(fù)合式全控型器件。它既具有MOSFET的輸入阻抗高，驅(qū)動功率小，開關(guān)頻率高等優(yōu)點，又具有GTR通態(tài)電阻低、電流容量大等優(yōu)點。02學(xué)習目標learningobjectives學(xué)習目標知識儲備技能訓(xùn)練課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)學(xué)習目標01熟悉功率場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性02能對絕緣柵雙極型晶體管進行測試03能用萬用表檢測絕緣柵雙極型晶體管并判斷其好壞學(xué)習目標絕緣柵雙極型晶體管認知絕緣柵雙極型晶體管認知03知識儲備accumulationofknowledge學(xué)習目標知識儲備實驗任務(wù)課堂測評課堂導(dǎo)入課后作業(yè)絕緣柵雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)IGBT是一種三端器件，它們分別是柵極G，集電極C和發(fā)射極E。由圖（a）可知，它相當于用一個MOSFET驅(qū)動的厚基區(qū)PNP晶體管，從圖（b）可以看出，IGBT等效為一個N溝道MOSFET和一個PNP型晶體三極管構(gòu)成的復(fù)合管，導(dǎo)電以GTR為主，RN是GTR厚基區(qū)內(nèi)的調(diào)制電阻。絕緣柵雙極型晶體管認知（a）內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖

（b）簡化等效電路

（c）電氣圖形符號IGBT的結(jié)構(gòu)、簡化等效電路和電氣圖形符號絕緣柵雙極型晶體管的工作原理ICBT是一種場控器件，其開通和關(guān)斷是由柵極和發(fā)射極間的電壓Ua決定的。如圖所示，當UCE為正且大于閾值電壓UCE（th）時，MOSFET內(nèi)形成溝道，并為CTR提供基極電流進而使IGBT導(dǎo)通。當柵極與發(fā)射極間施加反向電壓或不加信號時，MOSFET內(nèi)的溝道消失，GTR的基極電流被切斷，使得IGBT關(guān)斷。電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使得電阻RN減小，這樣高耐壓的IGBT也具有很小的通態(tài)壓降。絕緣柵雙極型晶體管認知簡化等效電路絕緣柵雙極型晶體管的特性絕緣柵雙極型晶體管認知（1）轉(zhuǎn)移特性如圖所示，轉(zhuǎn)移特性描述的是集電極電流IC與柵射電壓UGE之間的關(guān)系。閾值電壓UGE（th）是IGBT能實現(xiàn)電導(dǎo)調(diào)制而導(dǎo)通的最低柵射電壓，隨溫度升高而略有下降。當柵射電壓小于UGE（th）時，IGBT處于關(guān)斷狀態(tài)。轉(zhuǎn)移特性01絕緣柵雙極型晶體管的靜態(tài)特性絕緣柵雙極型晶體管的特性絕緣柵雙極型晶體管認知（2）輸出特性如圖所示，輸出特性描述的是以柵射電壓為參考變量時，集電極電流IC與集射極間電壓UCE之間的關(guān)系。圖中分為3個區(qū)域，分別為正向阻斷區(qū)、有源區(qū)和飽和區(qū)。當UCE＜0時，IGBT為反向阻斷工作狀態(tài)。在電力電子電路中，IGBT工作在開關(guān)狀態(tài)，因而是在正向阻斷區(qū)和飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)換。輸出特性01絕緣柵雙極型晶體管的靜態(tài)特性絕緣柵雙極型晶體管的特性絕緣柵雙極型晶體管認知（1）開通過程td（on）是開通延遲時間，表示從驅(qū)動電壓UGE幅值的10%開始，到集電極電流IC上升到幅值的10%所用的時間。tri是電流上升時間，表示l從10%上升到90%所用的時間。開通時間ton=td(on)+tri+tfv，其中tfv表示電壓下降時間，分為tfv1和tfv2兩段。晶閘管動態(tài)波形圖02絕緣柵雙極型晶體管的動態(tài)特性絕緣柵雙極型晶體管的特性絕緣柵雙極型晶體管認知（2）關(guān)斷過程關(guān)斷時間toff=td(off)+trv+tfi，其中，td(off)表示關(guān)斷延遲時間，表示從驅(qū)動電壓UGE幅值的90%到集射電壓UCE上升為幅值的10%所用的時間。trv表示電壓上升時間；tfi表示電流下降時間，tfi分為tfi1和t