【正文】 IGBT并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn) 在 1/2或 1/3額定電流以下的區(qū)段 ， 通態(tài)壓降具有 負(fù) 溫度系數(shù) 。 動(dòng)態(tài)不均壓 ：由于器件動(dòng)態(tài)參數(shù)和特性的差異造成的不均壓。 智能功率集成電路 （ Smart Power IC—— SPIC） 一般指縱向功率器件與邏輯或模擬控制電路的單片集成 。 MCT（ MOS Controlled Thyristor） —— MOSFET與晶閘管的復(fù)合 162 靜電感應(yīng)晶體管 SIT 多子導(dǎo)電的器件 ， 工作頻率與電力 MOSFET相當(dāng) ， 甚至更高 ， 功率容量更大 ， 因而適用于高頻大功率場(chǎng)合 。 IGBT的原理 155 a ) b ) O 有源區(qū) 飽 和 區(qū) 反向阻斷區(qū) 正向阻斷區(qū) I C U GE(th) U GE O I C U RM U FM U CE U GE(th) U GE 增加 絕緣柵雙極晶體管 2) IGBT的基本特性 (1) IGBT的靜態(tài)特性 IGBT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) 。 產(chǎn)品說(shuō)明書中給 PcM時(shí)同時(shí)給出殼溫 TC，間接表示了最高工作溫度 。 131 晶閘管的派生器件 2） 雙向晶閘管 （ Triode AC Switch—— TRIAC或 Bidirectional triode thyristor） 雙向晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性 a) 電氣圖形符號(hào) b) 伏安特性 O I G b) I U = 0 a) G T 1 T 2 132 晶閘管的派生器件 3) 逆導(dǎo)晶閘管 （ Reverse Conducting Thyristor—— RCT） a) K G A b) U O I I G = 0 逆導(dǎo)晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性 a) 電氣圖形符號(hào) b) 伏安特性 133 晶閘管的派生器件 4) 光控晶閘管 （ Light Triggered Thyristor—— LTT） A G K a) b) 光強(qiáng)度 弱 強(qiáng) AK O U I A 光控晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性 a) 電氣圖形符號(hào) b) 伏安特性 134 典型全控型器件 門極可關(guān)斷晶閘管 電力晶體管 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管 絕緣柵雙極晶體管 135 典型全控型器件 128 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 40?C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫時(shí)所允許流過(guò)的 最大工頻正弦半波電流的平均值 。引言 整流二極管及模塊 113 電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào) a) 外形 b) 結(jié)構(gòu) c) 電氣圖形符號(hào) PN結(jié)與電力二極管的工作原理 A K A K a) I K A P N J b) c) A K 114 狀態(tài)參數(shù) 正向?qū)? 反向截止 反向擊穿 電流 正向大 幾乎為零 反向大 電壓 維持 1V 反向大 反向大 阻態(tài) 低阻態(tài) 高阻態(tài) —— ? 二極管的基本原理就在于 PN結(jié)的單向?qū)щ娦赃@一主要特征 。 電力電子器件往往需要由信息電子電路來(lái)控制。 電力電子器件自身的功率損耗遠(yuǎn)大于信息電子器件，一般都要安裝散熱器。 PN結(jié)與電力二極管的工作原理 PN結(jié)的狀態(tài) 115 電力二極管的基本特性 1) 靜態(tài)特性 電力二極管的伏安特性 I O I F U TO U F U 116 2) 動(dòng)態(tài)特性 b) U FP u i i F u F t fr t 0 2V 電力二極管的動(dòng)態(tài)過(guò)程波形 a) 正向偏臵轉(zhuǎn)換為反向偏臵 b) 零偏臵轉(zhuǎn)換為正向偏臵 t a) F U F t F t 0 t rr t d t f t 1 t 2 U R U RP I RP d i F d t i R d t i 關(guān)斷過(guò)程 開通過(guò)程 電力二極管的基本特性 117 U FP u i i F u F t fr t 0 2V 開通過(guò)程 電力二極管的基本特性 I F U F t F t 0 t rr t d t f t 1 t 2 t U R U RP I RP d i F d t d i R d t 關(guān)斷過(guò)程 延遲時(shí)間： td= t1 t0, 電流下降時(shí)間： tf= t2 t1 反向恢復(fù)時(shí)間： trr= td+ tf 恢復(fù)特性的軟度：下降時(shí)間與延遲時(shí)間 的比值 tf /td，或稱恢復(fù)系數(shù)，用 Sr表示。標(biāo)稱其額定電流的參數(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(yáng)極、陰極和門極。 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 。 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(guò)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 。 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 。 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） 。 目的 ：當(dāng)晶閘管額定電壓小于要求時(shí) ， 可以串聯(lián) 。 在以上的區(qū)段則具有 正 溫度系數(shù) 。 可在源極電路中串入小電感 ,起到均流電抗器的作用 。 靜態(tài)不均壓 ：串聯(lián)的器件流過(guò)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 。 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 。 其關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題沒(méi)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 。 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 。 (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。 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)。 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。