電力電子器件(編輯修改稿)
2025-01-16 03:11 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 最大值 IGM之比。開(kāi)關(guān)時(shí)間 —— 開(kāi)通時(shí)間 ton和關(guān)斷時(shí)間 toff 開(kāi)關(guān)時(shí)間幾個(gè)微秒到幾十微秒，導(dǎo)通壓降 23V、比晶閘管稍高。 門極可關(guān)斷晶閘管（ GTO）?off一般很小，只有 5左右，這是 GTO的一個(gè)主要缺點(diǎn)。37 電力晶體管（ GTR）1. GTR的結(jié)構(gòu)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(kāi)關(guān)特性好等特點(diǎn)。? 通常采用至少由兩個(gè)晶體管按達(dá)林頓接法組成的單元結(jié)構(gòu)。 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(dá)林頓模塊 。38 模塊型電力晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)既有單管型，也有達(dá)林頓復(fù)合型，其容量范圍從 30A／ 450V～ 800A／ 1400V不等。 在一個(gè)模塊的內(nèi)部有一單元結(jié)構(gòu)、二單元結(jié)構(gòu)、四單元結(jié)構(gòu)和六單元結(jié)構(gòu)。 電力晶體管（ GTR）1. GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理39 模塊型電力晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)既有單管型，也有達(dá)林頓復(fù)合型，其容量范圍從 30A／ 450V～ 800A／ 1400V不等。 在一個(gè)模塊的內(nèi)部有一單元結(jié)構(gòu)、二單元結(jié)構(gòu)、四單元結(jié)構(gòu)和六單元結(jié)構(gòu)。 電力晶體管（ GTR）1. GTR的結(jié)構(gòu)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(gè)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(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程電流波形GTR的開(kāi)關(guān)時(shí)間在幾微秒以內(nèi)，比晶閘管和 GTO都短。電力晶體管（ GTR）2. GTR的基本特性開(kāi)通時(shí)間 ton =td + tr關(guān)斷時(shí)間 toff= ts + tf 動(dòng)態(tài)特征提高工作速度方法：?減小導(dǎo)通時(shí)的飽和深度。?增大 Ib2的幅值和負(fù)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(shí)，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(shí)未有效限制電流， Ic增大到某個(gè)臨界點(diǎn)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(huì)立即導(dǎo)致器件的永久損壞，對(duì) 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(shí)不能超過(guò)4. 二次擊穿現(xiàn)象與安全工作區(qū)45電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (PMOSFET)簡(jiǎn)稱：電力 MOSFET（ PowerMOSFET）P溝道導(dǎo)電溝道電力 MOSFET主要是 N溝道增強(qiáng)型N溝道增強(qiáng)型耗盡型增強(qiáng)型耗盡型46uGS↑→ 導(dǎo)電溝道寬度 ↑→ 漏極電流 iD↑ —— 電壓驅(qū)動(dòng)方式 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (PMOSFET)柵極漏極源極簡(jiǎn)稱：電力 MOSFET（ PowerMOSFET）符號(hào)導(dǎo)通時(shí)只有多數(shù)載流子參與導(dǎo)電 —— 單極型晶體管N溝道 P溝道uGS＞ UT（開(kāi)啟電壓）導(dǎo)通條件： DSGDSG47（ 自學(xué) ） 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (PMOSFET)主要優(yōu)點(diǎn)： 開(kāi)關(guān)時(shí)間短（ ns級(jí)）、工作頻率高（ 100kHz以上）、驅(qū)動(dòng)功率小、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、熱穩(wěn)定性好且不存在二次擊穿現(xiàn)象等。缺點(diǎn)： 通流能力較差，且通態(tài)電阻值較大。 48GTR和 GTO的特點(diǎn) —— 雙極型，電流驅(qū)動(dòng)，通流能力很強(qiáng)，開(kāi)關(guān)速度較低，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。電力 MOSFET的特點(diǎn) —— 單極型，電壓驅(qū)動(dòng)，開(kāi)關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。絕緣柵雙極晶體管 （ InsulatedgateBipolarTransistor—— IGBT或 IGT)GTR和 MOSFET復(fù)合，集二者優(yōu)點(diǎn)于一體。1986年投入市場(chǎng)，是目前中小功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件。 幾種電力電子器件性能比較： 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (PMOSFET)491. 結(jié)構(gòu)和工作原理ECG電氣圖形符號(hào)簡(jiǎn)化等效電路絕緣柵雙極晶體管（ IGBT）GERNC驅(qū)動(dòng)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(qiáng)、通態(tài)壓降低502. 基本特性O(shè)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(gè)區(qū)： 正向阻斷區(qū)、有源區(qū)和飽和區(qū)。轉(zhuǎn)移特性 輸出特性開(kāi)啟電壓開(kāi)關(guān)時(shí)間：開(kāi)通時(shí)間約為 ～ 關(guān)斷時(shí)間約為 ～ 導(dǎo)通條件： uGE＞ UGE(th) （開(kāi)啟電壓）工作特點(diǎn)： uGE↑→ 集電極電流 ic↑ —— 電壓驅(qū)動(dòng)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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