電力電子器件(編輯修改稿)
2025-01-16 03:11 本頁面
【文章內容簡介】 最大值 IGM之比。開關時間 —— 開通時間 ton和關斷時間 toff 開關時間幾個微秒到幾十微秒，導通壓降 23V、比晶閘管稍高。 門極可關斷晶閘管（ GTO）?off一般很小，只有 5左右，這是 GTO的一個主要缺點。37 電力晶體管（ GTR）1. GTR的結構和工作原理? 單管 GTR與普通晶體管相同。? 具有耐壓高、電流大、開關特性好等特點。? 通常采用至少由兩個晶體管按達林頓接法組成的單元結構。 β≈ β 1 β 2? 采用集成電路工藝將許多這種單元并聯(lián)而成 —— 達林頓模塊 。38 模塊型電力晶體管的內部結構既有單管型，也有達林頓復合型，其容量范圍從 30A／ 450V～ 800A／ 1400V不等。 在一個模塊的內部有一單元結構、二單元結構、四單元結構和六單元結構。 電力晶體管（ GTR）1. GTR的結構和工作原理39 模塊型電力晶體管的內部結構既有單管型，也有達林頓復合型，其容量范圍從 30A／ 450V～ 800A／ 1400V不等。 在一個模塊的內部有一單元結構、二單元結構、四單元結構和六單元結構。 電力晶體管（ GTR）1. GTR的結構和工作原理402. GTR的基本特性ib2ib1ib3ib1ib2ib3截止區(qū)Ic0 Uce飽和區(qū)放大區(qū)靜態(tài)特征 電力晶體管（ GTR）三個工作區(qū)：截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)41trtd tstontftoff90%Icsic10%IcsIb2t0 t1 t2 t3 t4 t5 t90%Ib110%Ib1Ib1t00ibGTR的開通和關斷過程電流波形GTR的開關時間在幾微秒以內，比晶閘管和 GTO都短。電力晶體管（ GTR）2. GTR的基本特性開通時間 ton =td + tr關斷時間 toff= ts + tf 動態(tài)特征提高工作速度方法：?減小導通時的飽和深度。?增大 Ib2的幅值和負偏壓。423. GTR的主要參數(shù)最高工作電壓集電極最大允許電流 IcM集電極最大耗散功率 PcM電力晶體管（ GTR）極限參數(shù)：43一次擊穿： 集電極電壓升高到擊穿電壓時，集電極電流迅速增大，首先出現(xiàn)的雪崩擊穿的現(xiàn)象。二次擊穿： 一次擊穿發(fā)生時未有效限制電流， Ic增大到某個臨界點突然急劇上升，電壓突然下降的現(xiàn)象。4. 二次擊穿現(xiàn)象與安全工作區(qū)二次擊穿會立即導致器件的永久損壞，對 GTR危害極大。電力晶體管（ GTR）44二次擊穿臨界線最高工作電壓集電極最大電流最大耗散功率電力晶體管（ GTR）安全工作區(qū)GTR工作時不能超過4. 二次擊穿現(xiàn)象與安全工作區(qū)45電力場效應晶體管 (PMOSFET)簡稱：電力 MOSFET（ PowerMOSFET）P溝道導電溝道電力 MOSFET主要是 N溝道增強型N溝道增強型耗盡型增強型耗盡型46uGS↑→ 導電溝道寬度 ↑→ 漏極電流 iD↑ —— 電壓驅動方式 電力場效應晶體管 (PMOSFET)柵極漏極源極簡稱：電力 MOSFET（ PowerMOSFET）符號導通時只有多數(shù)載流子參與導電 —— 單極型晶體管N溝道 P溝道uGS＞ UT（開啟電壓）導通條件： DSGDSG47（ 自學 ） 電力場效應晶體管 (PMOSFET)主要優(yōu)點： 開關時間短（ ns級）、工作頻率高（ 100kHz以上）、驅動功率小、驅動電路簡單、熱穩(wěn)定性好且不存在二次擊穿現(xiàn)象等。缺點： 通流能力較差，且通態(tài)電阻值較大。 48GTR和 GTO的特點 —— 雙極型，電流驅動，通流能力很強，開關速度較低，所需驅動功率大，驅動電路復雜。電力 MOSFET的特點 —— 單極型，電壓驅動，開關速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅動功率小且驅動電路簡單。絕緣柵雙極晶體管 （ InsulatedgateBipolarTransistor—— IGBT或 IGT)GTR和 MOSFET復合，集二者優(yōu)點于一體。1986年投入市場，是目前中小功率電力電子設備的主導器件。 幾種電力電子器件性能比較： 電力場效應晶體管 (PMOSFET)491. 結構和工作原理ECG電氣圖形符號簡化等效電路絕緣柵雙極晶體管（ IGBT）GERNC驅動方式 ：由 PMOSFET決定 —— 柵射極 電壓控制輸出特性 ：由 GTR決定 —— 通流能力強、通態(tài)壓降低502. 基本特性O有源區(qū)正向阻斷區(qū)飽和區(qū)反向阻斷區(qū)ICUGE(th) UGEOICURMUFM UCEUGE(th)UGE 增加分為三個區(qū)： 正向阻斷區(qū)、有源區(qū)和飽和區(qū)。轉移特性 輸出特性開啟電壓開關時間：開通時間約為 ～ 關斷時間約為 ～ 導通條件： uGE＞ UGE(th) （開啟電壓）工作特點： uGE↑→ 集電極電流 ic↑ —— 電壓驅動型 絕緣柵雙極晶體管（ IGBT）靜態(tài)特性51 絕緣柵雙極
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