【正文】 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 10?s左右 。延遲時(shí)間一般約1~2?s，上升時(shí)間則隨通態(tài)陽極電流的增大而增大。 BUcbo BUcex BUces BUcer Buceo 146 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 。 常常立即導(dǎo)致器件的永久損壞，或者工作特性明顯衰變 。 導(dǎo)通： uGE大于開啟電壓 UGE(th)時(shí) ， MOSFET內(nèi)形成溝道 ，為晶體管提供基極電流 ， IGBT導(dǎo)通 。 相同電壓和電流定額時(shí) ， 安全工作區(qū)比 GTR大 ， 且 具有耐脈沖電流沖擊能力 。 一個(gè) MCT器件由數(shù)以萬計(jì)的 MCT元組成 。 其很多 特性與 GTO類似 ， 但開關(guān)速度比 GTO高得多 ， 是大容量的快速器件 。 對工作頻率高的電路 ， 可大大減小線路電感 ， 從而簡化對保護(hù)和緩沖電路的要求 。 功率集成電路實(shí)現(xiàn)了電能和信息的集成 ， 成為機(jī)電一體化的理想接口 。 di/dt抑制電路和 充放電型 RCD緩沖電路及波形 其中 RC緩沖電路主要用于小容量器件 ， 而放電阻止型 RCD緩沖電路用于中或大容量器件 。 用 RC并聯(lián)支路作動(dòng)態(tài)均壓 。 注意選用 Ron、 UT、 Gfs和 Ciss盡量相近的器件并聯(lián) 。 電力電子器件類型歸納 單極型 ：電力 MOSFET和SIT 雙極型 ：電力二極管、晶閘管、 GTO、 GTR和 SITH 復(fù)合型 ： IGBT和 MCT 190 特點(diǎn) ：輸入阻抗高 ， 所需驅(qū)動(dòng)功率小 ， 驅(qū)動(dòng)電路簡單 ， 工作頻率高 。 電力 MOSFET并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn) 189 電力電子器件分類“樹” 本章小結(jié) 主要內(nèi)容 全面介紹各種主要電力電子器件的基本結(jié)構(gòu) 、工作原理 、 基本特性和主要參數(shù)等 。 當(dāng)需要同時(shí)串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時(shí) ， 通常采用先串后并的方法聯(lián)接 。 采用電阻均壓 ， Rp的阻值應(yīng)比器件阻斷時(shí)的正 、 反向電阻小得多 。 緩沖電路 (Snubber Circuit) ： 又稱 吸收電路 ，抑制器件的內(nèi)因過電壓、 du/dt、過電流和 di/dt，減小器件的開關(guān)損耗。 以前功率集成電路的開發(fā)和研究主要在中小功率應(yīng)用場合 。 IGCT（ Integrated GateCommutated Thyristor） ——GCT（ GateCommutated Thyristor） 165 功率模塊與功率集成電路 20世紀(jì) 80年代中后期開始 ， 模塊化趨勢 ， 將多個(gè)器件封裝在一個(gè)模塊中 ， 稱為 功率模塊 。 通態(tài)電阻較大 ， 通態(tài)損耗也大 ， 因而還未在大多數(shù)電力電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用 。 E GCN+Na)PN+N+PN+N+P+發(fā)射極 柵極集電極注入?yún)^(qū)緩沖區(qū)漂移區(qū)J 3 J2J1GEC+++IDRNICVJ1IDRonb )GCc )160 其他新型電力電子器件 MOS控制晶閘管 MCT 靜電感應(yīng)晶體管 SIT 靜電感應(yīng)晶閘管 SITH 集成門極換流晶閘管 IGCT 功率模塊與功率集成電路 161 MOS控制晶閘管 (MCT) MCT結(jié)合了二者的優(yōu)點(diǎn)： 承受極高 di/dt和 du/dt， 快速的開關(guān)過程 ， 開關(guān)損耗小 。 (2) 最大集電極電流 —— 由內(nèi)部 PNP晶體管的擊穿電壓確定。 151 電力場效應(yīng)晶體管 關(guān)斷過程 a ） R s R G R F R L i D u GS u p i D 信號 + U E O u p t b ) i D O O t t u GS u GSP u T t d (on) t r t d (off) t f 電力 MOSFET的開關(guān)過程 a) 測試電路 b) 開關(guān)過程波形 (2) 動(dòng)態(tài)特性 開通過程 152 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 。 安 全 工 作 區(qū) （ Safe Operating Area—— SOA） 最高電壓 UceM、 集電極最大電流 IcM、 最大耗散功率 PcM、二次擊穿臨界線限定 。 ——最大可關(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。 137 工作原理 ： RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a) b)晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理 ?1+?2=1是器件臨界導(dǎo)通的條件。 130 晶閘管的派生器件 有 快速晶閘管 和 高頻晶閘管 。 2） 電流定額 維持電流 IH —— 使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流。引言 晶閘管 （ Thyristor） ：晶體閘流管 ， 可控硅整流器 （ Silicon Controlled Rectifier——SCR） 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理 AAGGKKb) c)a)AGKKGAP1N1P2N2J1J2J3晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號 a) 外形 b) 結(jié)構(gòu) c) 電氣圖形符號 123 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理 常用 晶閘管的結(jié)構(gòu) 螺栓型晶閘管 晶閘管模塊 平板型晶閘管外形及結(jié)構(gòu) 124 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理 晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理 a) 雙晶體管模型 b) 工作原理 125 晶閘管的基本特性 （ 1）正向特性 正向 導(dǎo)通 雪崩 擊穿 O + U A U A I A I A I H I G2 I G1 I G = 0 U bo U DSM U DRM U RRM U RSM 1） 靜態(tài)特性 晶閘管的伏安特性 IG2IG1IG （ 2）反向特性 126 晶閘管的基本特性 （ 1） 開通過程 100% 90% 10% u AK t t O 0 t d t r t rr t gr U RRM I RM i A （ 2) 關(guān)斷過 2） 動(dòng)態(tài)特性 晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形 127 晶閘管的主要參數(shù) 斷態(tài)重復(fù)峰值電壓 UDRM —— 在門極斷路而結(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 。 電力二極管的主要參數(shù) 1) 正向平均電流 IF(AV) 2） 正向壓降 UF 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)的正向壓降。 集中講述電力電子器件的 驅(qū)動(dòng) 、 保護(hù) 和 串、并聯(lián)使用 這三個(gè)問題。 器件開關(guān)頻率較高時(shí)， 開關(guān)損耗 可能成為器件功率損耗的主要因素。 第 1章 電力電子器件 2）分類 電真空器件 (汞弧整流器、閘流管 ) 半導(dǎo)體器件 (采用的主要材料硅） 仍然 電力電子器件的概念和特征 電力電子器件 15 能處理電功率的能力，一般遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。 全控型器件（ IGBT,MOSFET