1-4變頻器主電路常用電力半導(dǎo)體器件(編輯修改稿)
2025-03-16 09:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 istor）圖 110 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) 伏安特性晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件216?？烧J(rèn)為是一對(duì)反并聯(lián)聯(lián)接的普通晶閘管的集成。216。有兩個(gè)主電極 T1和 T2，一個(gè)門極 G。216。正反兩方向均可觸發(fā)導(dǎo)通，所以雙向晶閘管在第Ｉ和第 III象限有對(duì)稱的伏安特性。216。與一對(duì)反并聯(lián)晶閘管相比是經(jīng)濟(jì)的，且控制電路簡(jiǎn)單，在交流調(diào)壓電路、固態(tài)繼電器（ SSR）和交流電機(jī)調(diào)速等領(lǐng)域應(yīng)用較多。216。通常用在交流電路中，因此 不用平均值而用有效值來表示其額定電流值。3.逆導(dǎo)晶閘管（ ReverseConductingThyristor——RCT）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) 伏安特性晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件216。將晶閘管反并聯(lián)一個(gè)二極管制作在同一管芯上的功率集成器件。216。具有正向壓降小、關(guān)斷時(shí)間短、高溫特性好、額定結(jié)溫高等優(yōu)點(diǎn)。216。逆導(dǎo)晶閘管的額定電流有兩個(gè)，一個(gè)是晶閘管電流，一個(gè)是反并聯(lián)二極管的電流。4.光控晶閘管（ LightTriggeredThyristor——LTT）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) 伏安特性晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件216。又稱光觸發(fā)晶閘管，是利用一定波長(zhǎng)的光照信號(hào)觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管。216。小功率光控晶閘管只有陽極和陰極兩個(gè)端子。216。大功率光控晶閘管則還帶有光纜，光纜上裝有作為觸發(fā)光源的發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器。216。光觸發(fā)保證了主電路與控制電路之間的絕緣，且可避免電磁干擾的影響，因此目前在高壓大功率的場(chǎng)合，如高壓直流輸電和高壓核聚變裝置中，占據(jù)重要的地位。216。 門極可關(guān)斷晶閘管 —— 在晶閘管問世后不久出現(xiàn)。216。 20世紀(jì) 80年代以來，信息電子技術(shù)與電力電子技術(shù)在各自發(fā)展的基礎(chǔ)上相結(jié)合 —— 高頻化、全控型、采用集成電路制造工藝的電力電子器件，從而將電力電子技術(shù)又帶入了一個(gè)嶄新時(shí)代。216。 典型代表 —— 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。典型全控型器件典型全控型器件門極可關(guān)斷晶閘管門極可關(guān)斷晶閘管216。 門極可關(guān)斷晶閘管（ GateTurnOffThyristor—GTO ）? 晶閘管的一種派生器件? 可以通過在門極施加負(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，因而在兆瓦級(jí)以上的大功率場(chǎng)合仍有較多的應(yīng)用1. GTO的結(jié)構(gòu)和工作原理216。結(jié)構(gòu)：? 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。? 和普通晶閘管的 不同點(diǎn) ： GTO是一種多元的功率集成器件，內(nèi)部包含數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)共陽極的小 GTO元，這些GTO元的陰極和門極則在器件內(nèi)部并聯(lián)在一起。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)門極可關(guān)斷晶閘管門極可關(guān)斷晶閘管216。 工作原理：? 與普通晶閘管一樣，可以用圖 1示的雙晶體管模型來分析。 晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理? ?1+?2=1是器件臨界導(dǎo)通的條件 。當(dāng) ?1+?21時(shí)，兩個(gè)等效晶體管過飽和而使器件導(dǎo)通；當(dāng) ?1+?21時(shí)，不能維持飽和導(dǎo)通而關(guān)斷。? 由 P1N1P2和 N1P2N2構(gòu)成的兩個(gè)晶體管 V V2分別具有共基極電流增益α1和 α2。門極可關(guān)斷晶閘管門極可關(guān)斷晶閘管216。 GTO能夠通過門極關(guān)斷的原因是其與普通晶閘管有如下 區(qū)別 ：門極可關(guān)斷晶閘管門極可關(guān)斷晶閘管 （ 1） 設(shè)計(jì) ?2較大，使晶體管 V2控 制靈敏，易于 GTO關(guān)斷。 （ 2）導(dǎo)通時(shí) ?1+?2更接近 1（?，普通晶閘管 ?1+?2?）導(dǎo)通時(shí)飽和不深，接近臨界飽和，有利門極控制關(guān)斷，但導(dǎo)通時(shí)管壓降增大。 （ 3） 多元集成結(jié)構(gòu)使 GTO元陰極面積很小，門、陰極間距大為縮短，使得 P2基區(qū)橫向電阻很小，能從門極抽出較大電流 。晶閘管的工作原理216。 由上述分析我們可以得到以下 結(jié)論 ：? GTO導(dǎo)通過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)斷過程：強(qiáng)烈正反饋 —— 門極加負(fù)脈沖即從門極抽出電流，則 Ib2減小，使 IK和 Ic2減小， Ic2的減小又使 IA和 Ic1減小，又進(jìn)一步減小 V2的基極電流。當(dāng) IA和 IK的減小使 ?1+?21時(shí)，器件退出飽和而關(guān)斷。? 多元集成結(jié)構(gòu)還使 GTO比普通晶閘管開通過程快，承受 di/dt能力強(qiáng) 。門極可關(guān)斷晶閘管門極可關(guān)斷晶閘管216。 術(shù)語用法：? 電力晶體管（ Giant Transistor——GTR ，直譯為巨型晶體管）? 耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管（ BipolarJunction Transistor——BJT ），英文有時(shí)候也稱為PowerBJT。? 在電力電子技術(shù)的范圍內(nèi)， GTR與 BJT這兩個(gè)名稱等效。216。 應(yīng)用? 20世紀(jì) 80年代以來，在中、小功率范圍內(nèi)取代晶閘管，但目前又大多被 IGBT和電力 MOSFET取代。電力晶體管電力晶體管GTR有三種類型*單管非隔離型*非隔離型達(dá)林頓電力晶體管*模塊型電力晶體管 一單元結(jié)構(gòu)二單元結(jié)構(gòu)四單元結(jié)構(gòu)六單元結(jié)構(gòu)一單元結(jié)構(gòu)就是在一個(gè)模塊內(nèi)有一個(gè)電力晶體管和一個(gè)續(xù)流二極管反向并聯(lián)1.GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理電力晶體管216。與普通的雙極結(jié)型晶體管基本原理是一樣的。216。主要特性是耐壓高、電流大、開關(guān)特性好。216。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)。216。采用集成電路工藝將許多這種單元并聯(lián)而成 。216。 在應(yīng)用中， GTR一般采用共發(fā)射極接法。216。 集電極電流 ic與基極電流 ib之比為? ——GTR 的 電流放大系數(shù) ，反映了基極電流對(duì)集電極電流的控制能力 216。 當(dāng)考慮到集電極和發(fā)射極間的漏電流 Iceo時(shí)， ic和 ib的關(guān)系為 ic=? ib+Iceo216。 產(chǎn)品說明書中通常給直流電流增益 hFE—— 在直流工作情況下集電極電流與基極電流之比。一般可認(rèn)為 ??hFE216。 單管 GTR的 ? 值比小功率的晶體管小得多，通常為 10左右，采用達(dá)林頓接法可有效增大電流增益。電力晶體管2.GTR的基本特性(1)靜態(tài)特性216。 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)。216。 在電力電子電路中 GTR工作在開關(guān)狀態(tài)，即工作在截止區(qū)或飽和區(qū)216。 在開關(guān)過程中，即在截止區(qū)和飽和區(qū)之間過渡時(shí)，要經(jīng)過放大區(qū) 共發(fā)射極接法時(shí) GTR的輸出特性電力晶體管(2)動(dòng)態(tài)特性216。 開通過程
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