【正文】 之間的絕緣問題 以及 溫升和散熱的處理 。 目前正在與 IGBT等新型器件激烈競(jìng)爭(zhēng) ， 試圖最終取代 GTO在大功率場(chǎng)合的位臵 。 缺點(diǎn) ： 柵極不加信號(hào)時(shí)導(dǎo)通 ， 加負(fù)偏壓時(shí)關(guān)斷 ， 稱為 正常導(dǎo)通型 器件 ， 使用不太方便 。 —— NPN晶體管基極與發(fā)射極之間存在 體區(qū)短路電阻 ， P形體區(qū)的橫向空穴電流會(huì)在該電阻上產(chǎn)生壓降，相當(dāng)于對(duì) J3結(jié)施加正偏壓，一旦 J3開通，柵極就會(huì)失去對(duì)集電極電流的控制作用，電流失控。 (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 。 通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù)，對(duì)器件并聯(lián)時(shí)的均流有利。 只要 Ic不超過限度 ， GTR一般不會(huì)損壞 ， 工作特性也不變 。 140 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 ?off ——GTO額定電流。 和普通晶閘管的 不同點(diǎn) ： GTO是一種多元的功率集成器件。 — 電壓上升率過大，使充電電流足夠大，就會(huì)使晶閘管誤導(dǎo)通。使用時(shí)應(yīng)按 有效值相等的原則 來選取晶閘管。 121 半控器件 — 晶閘管 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理 晶閘管的基本特性 晶閘管的主要參數(shù) 晶閘管的派生器件 122 半控器件 — 晶閘管 118 額定電流 ——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 。 電力電子器件的分類 按照驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)的性質(zhì)，分為兩類： 110 本章內(nèi)容 : 介紹各種器件的 工作原理 、 基本特性 、 主要參數(shù) 以及選擇和使用中應(yīng)注意的一些問題。 電力電子器件的概念和特征 3）同處理信息的電子器件相比的一般特征 16 通態(tài)損耗 是器件功率損耗的主要成因。 介紹常用電力電子器件的 工作原理 、 基本特性 、 主要參數(shù) 以及選擇和使用中應(yīng)注意問題。 電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。 不可控器件 (Power Diode) —— 不能用控制信號(hào)來控制其通斷 , 因此也就不需要驅(qū)動(dòng)電路。 本章學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)要點(diǎn) 111 PN結(jié)與電力二極管的工作原理 電力二極管的基本特性 電力二極管的主要參數(shù) 電力二極管的主要類型 不可控器件 — 電力二極管 112 不可控器件 — 電力二極管 6) 浪涌電流 IFSM 指電力二極管所能承受最大的連續(xù)一個(gè)或幾個(gè)工頻周期的過電流。 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。 129 晶閘管的主要參數(shù) 通態(tài)電流臨界上升率 di/dt — 指在規(guī)定條件下 ， 晶閘管能承受而無有害影響的最大通態(tài)電流上升率 。 由于工作頻率較高，不能忽略其開關(guān)損耗的發(fā)熱效應(yīng)。下降時(shí)間一般小于 2?s。 (2) 集電極最大允許電流 IcM (3) 集電極最大耗散功率 PcM 最高工作溫度下允許的耗散功率。 – P基區(qū)與 N漂移區(qū)之間形成的 PN結(jié) J1反偏 ， 漏源極之間無電流流過 。 關(guān)斷 ： 柵射極間施加 反壓或不加信號(hào)時(shí) ， MOSFET內(nèi)的溝道消失 ， 晶體管的基極電流被切斷 ， IGBT關(guān)斷 。 輸入阻抗高 ， 輸入特性與 MOSFET類似 。 其關(guān)鍵技術(shù)問題沒有大的突破 ， 電壓和電流容量都遠(yuǎn)未達(dá)到預(yù)期的數(shù)值 ， 未能投入實(shí)際應(yīng)用 。 此外 ，電流關(guān)斷增益較小 ， 因而其應(yīng)用范圍還有待拓展 。 基本概念 166 功率模塊與功率集成電路 高壓集成電路 （ High Voltage IC—— HVIC） 一般指橫向高壓器件與邏輯或模擬控制電路的單片集成 。 開通緩沖電路 （ di/dt抑制電路 ） ——抑制器件開通時(shí)的電流過沖和 di/dt， 減小器件的開通損耗 。 靜態(tài)不均壓 ：串聯(lián)的器件流過的漏電流相同 ， 但因靜態(tài)伏安特性的分散性 ， 各器件分壓不等 。 187 晶閘管的并聯(lián) 問題 ：會(huì)分別因靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性參數(shù)的差異而電流分配不均勻 。 可在源極電路中串入小電感 ,起到均流電抗器的作用 。 電壓驅(qū)動(dòng)型 ：?jiǎn)螛O型器件和復(fù)合型器件 ， 雙極型器件中的 SITH 。 在以上的區(qū)段則具有 正 溫度系數(shù) 。 采用均流電抗器 。 目的 ：當(dāng)晶閘管額定電壓小于要求時(shí) ， 可以串聯(lián) 。 按能量的去向分類法： 耗能式緩沖電路 和 饋能式緩沖電路（ 無損吸收電路 ） 。 智能功率模塊 （ Intelligent Power Module—— IPM）則專指 IGBT及其輔助器件與其保護(hù)和驅(qū)動(dòng)電路的單片集成 ， 也稱智能 IGBT（ Intelligent IGBT） 。 可省去 GTO復(fù)雜的緩沖電路 ， 但 驅(qū)動(dòng)功率仍很大 。 在雷達(dá)通信設(shè)備 、 超聲波功率放大 、 脈沖功率放大和高頻感應(yīng)加熱等領(lǐng)域獲得應(yīng)用 。 159 絕緣柵雙極晶體管 擎住效應(yīng)或自鎖效應(yīng) ： 動(dòng)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。 156 絕緣柵雙極晶體管 t t t 10% 90% 10% 90% U CE I C 0 O 0 U GE U GEM I CM U CEM t fv1 t fv2 t off t on t fi1 t fi2 t d(off) t f t d(on) t r U CE(on) U GEM U GEM I CM I CM IGBT的開關(guān)過程 (2) IGBT的動(dòng)態(tài)特性 157 絕緣柵雙極晶體管 3) IGBT的主要參數(shù) —— 正常工作溫度下允許的最大功耗 。 150 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (1) 靜態(tài)特性 0 10 20 30 50 40 2 4 6 8 a) I D / A U T U GS / V 10 20 30 50 40 0 b) 10 20 30 50 40 飽和區(qū) 非 飽 和 區(qū) 截止區(qū) U DS / V U GS = U T =3V U GS =4V U GS =5V U GS =6V U GS =7V U GS =8V I D / A 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的基本特性 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。 147 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 。 許多參數(shù)和普通晶閘管相應(yīng)的參數(shù)意義相同，以下只介紹意義不同的參數(shù)。引言 常用的 典型全控型器件 電力 MOSFET IGBT單管及模塊 136 門極可關(guān)斷晶閘管 (GTO) 結(jié)構(gòu) ： c)圖1 1 3AG K G GKN1P1N2N2 P2b)a)AGKGTO的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào) a) 各單元的陰極、門極間隔排列的圖形 b) 并聯(lián)單元結(jié)構(gòu)斷面示意圖 1） GTO的結(jié)構(gòu)和工作原理 與普通晶閘管的 相同點(diǎn) ： PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，外部引出陽極、陰極和門極。 3） 動(dòng)態(tài)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)溫和門極開路的情況下，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。標(biāo)稱其額定電流的參數(shù)。 電力二極管的主要類型 2) 快恢復(fù)二極管 （可低于 50ns ） 3) 肖特