【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 之間絕緣，可避免電磁干擾。應(yīng)用：高壓大功率場(chǎng)合 。2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU 典型全控型器件 門(mén)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2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU 典型全控型器件門(mén)極可關(guān)斷晶閘管 —— 在晶閘管問(wèn)世后不久出現(xiàn)。20世紀(jì) 80年代以來(lái)，電力電子技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新時(shí)代。典型代表 —— 門(mén)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。2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU 典型全控型器件常用的 典型全控型器件電力 MOSFETIGBT單管及模塊2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU門(mén)極可關(guān)斷晶閘管晶閘管的一種派生器件?？梢酝ㄟ^(guò)在門(mén)極施加負(fù)的脈沖電流使其關(guān)斷。GTO的電壓、電流容量較大，與普通晶閘管接近，在兆瓦級(jí)以上的大功率場(chǎng)合仍有較多的應(yīng)用。DATASHEET門(mén)極可關(guān)斷晶閘管（ GateTurnOff Thyristor —GTO）2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU門(mén)極可關(guān)斷晶閘管結(jié)構(gòu) ：和普通晶閘管的 不同點(diǎn) ： GTO是一種多元的功率集成器件 (數(shù)十個(gè) — 數(shù)百個(gè)小 GTO并聯(lián)）。圖 113 GTO的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào) a) 各單元的陰極、門(mén)極間隔排列的圖形 b) 并聯(lián)單元結(jié)構(gòu)斷面示意圖 c) 電氣圖形符號(hào)1） GTO的結(jié)構(gòu)和工作原理2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU門(mén)極可關(guān)斷晶閘管GTO門(mén)極關(guān)斷的原因是：設(shè)計(jì) ?2較大，使晶體管 V2控制靈敏，易于 GTO。導(dǎo)通時(shí) ?1+?2更接近 1，臨界飽和，有利門(mén)極控制關(guān)斷。多元集成結(jié)構(gòu)，使得 P2基區(qū)橫向電阻很小，能從門(mén)極抽出較大電流。 圖 17 晶閘管的工作原理2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU門(mén)極可關(guān)斷晶閘管結(jié)論 ：GTO導(dǎo)通過(guò)程與普通晶閘管一樣，只是導(dǎo)通時(shí)飽和程度較淺。GTO關(guān)斷過(guò)程中有強(qiáng)烈正反饋使器件退出飽和而關(guān)斷。多元集成結(jié)構(gòu)使 GTO比普通晶閘管開(kāi)通過(guò)程快，承受di/dt能力強(qiáng) 。2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU門(mén)極可關(guān)斷晶閘管3) GTO的主要參數(shù) 許多參數(shù)和普通晶閘管相應(yīng)的參數(shù)意義相同，介紹意義不同的參數(shù)。2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU門(mén)極可關(guān)斷晶閘管（ 1） 最大可關(guān)斷陽(yáng)極電流 IATO（ 2） 電流關(guān)斷增益 ?off ?off一般很小，只有 5左右，這是 GTO的一個(gè)主要缺點(diǎn)?！?GTO額定電流。 —— 最大可關(guān)斷陽(yáng)極電流與門(mén)極負(fù)脈沖電流最大值 IGM之比稱為電流關(guān)斷增益。（ 18）2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU 電力晶體管n 電力晶體管 （ Giant Transistor——GTR ，直譯為巨型晶體管）。n 耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管 （ Bipolar Junction Transistor——BJT ）， 也稱為 Power BJT。n DATASHEET 1 220世紀(jì) 80年代以來(lái)，在中、小功率范圍內(nèi)取代晶閘管，目前大多被 IGBT和電力 MOSFET取代。2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU耐壓高、電流大、開(kāi)關(guān)特性好。單管 β 通常為 10左右， 達(dá)林頓接法。 電力晶體管1） GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU 電力晶體管(1) 靜態(tài)特性共發(fā)射極接法時(shí)的典型輸出特性： 截止區(qū) 、 放大區(qū) 和 飽和區(qū) 。電力電子電路中 GTR工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。在開(kāi)關(guān)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)放大區(qū)。截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)OIcib3ib2ib1ib1ib2ib3Uce圖 116 共發(fā)射極接法時(shí) GTR的輸出特性2） GTR的基本特性2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU 電力晶體管開(kāi)通過(guò)程延遲時(shí)間 td和上升時(shí)間tr，二者之和為 開(kāi)通時(shí)間 ton。加快開(kāi)通過(guò)程的辦法， 增大 ib并增大 di/dt 。ib Ib1Ib2Icsic0090% Ib110% Ib190% Ics10% Icst0 t1 t2 t3 t4 t5 tttoffts tftontrtd圖 117 GTR的開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程電流波形(2) 動(dòng)態(tài)特性2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU 電力晶體管關(guān)斷過(guò)程儲(chǔ)存時(shí)間 ts和下降時(shí)間 tf，二者之和為 關(guān)斷時(shí)間 toff 。加快關(guān)斷速度的辦法 (減小飽和深度增大負(fù)電流 ib ）。GTR的開(kāi)關(guān)時(shí)間在幾微秒以內(nèi)，2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU 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。 只要 Ic不超過(guò)限度， GTR一般不會(huì)損壞。 二次擊穿 ：一次擊穿發(fā)生時(shí)， Ic突然急劇上升，電壓陡然下降。常常立即導(dǎo)致器件永久損壞，或工作特性明顯衰變 。3） GTR的二次擊穿現(xiàn)象與安全工作區(qū)2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU 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 P SB限定。SOAOIcIcM PSBPcMUceUceM圖 118 GTR的安全工作區(qū)電力晶體管2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管通常主要指 絕緣柵型中的 MOS型 （ Metal Oxide Semiconductor FET），簡(jiǎn)稱電力 MOSFET（ Power MOSFET）結(jié)型電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管一般稱作靜電感應(yīng)晶體管（ Static Induction Transistor——SIT ） 結(jié)型和絕緣柵型2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管電壓控制，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)功率??；開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高；熱穩(wěn)定性優(yōu)于 GTR；無(wú)二次擊穿；電流容量小，耐壓低，適用于功率不超過(guò) 10kW的場(chǎng)合 . 特點(diǎn) ：2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管導(dǎo)電機(jī)理與小功率 MOS管相同，結(jié)構(gòu)上區(qū)別較大 。多元集成結(jié)構(gòu)。電力 MOSFET的結(jié)構(gòu) 圖 119 電力 MOSFET的結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)2023/3/1星期一電氣工程學(xué)院Electrical Engineering Institute of NEDU 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管不存在少子儲(chǔ)存效應(yīng)，關(guān)斷過(guò)程迅速；開(kāi)關(guān)時(shí)間在