【正文】 電壓驅(qū)動型 ：單極型器件和復(fù)合型器件 ， 雙極型器件中的 SITH 。 電力電子器件類型歸納 單極型 ：電力 MOSFET和SIT 雙極型 ：電力二極管、晶閘管、 GTO、 GTR和 SITH 復(fù)合型 ： IGBT和 MCT 190 特點(diǎn) ：輸入阻抗高 ， 所需驅(qū)動功率小 ， 驅(qū)動電路簡單 ， 工作頻率高 。 電力 MOSFET并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn) 189 電力電子器件分類“樹” 本章小結(jié) 主要內(nèi)容 全面介紹各種主要電力電子器件的基本結(jié)構(gòu) 、工作原理 、 基本特性和主要參數(shù)等 。 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 。 注意選用 Ron、 UT、 Gfs和 Ciss盡量相近的器件并聯(lián) 。 當(dāng)需要同時串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時 ， 通常采用先串后并的方法聯(lián)接 。 采用均流電抗器 。 187 晶閘管的并聯(lián) 問題 ：會分別因靜態(tài)和動態(tài)特性參數(shù)的差異而電流分配不均勻 。 用 RC并聯(lián)支路作動態(tài)均壓 。 采用電阻均壓 ， Rp的阻值應(yīng)比器件阻斷時的正 、 反向電阻小得多 。 目的 ：當(dāng)晶閘管額定電壓小于要求時 ， 可以串聯(lián) 。 靜態(tài)不均壓 ：串聯(lián)的器件流過的漏電流相同 ， 但因靜態(tài)伏安特性的分散性 ， 各器件分壓不等 。 di/dt抑制電路和 充放電型 RCD緩沖電路及波形 其中 RC緩沖電路主要用于小容量器件 ， 而放電阻止型 RCD緩沖電路用于中或大容量器件 。 緩沖電路 (Snubber Circuit) ： 又稱 吸收電路 ，抑制器件的內(nèi)因過電壓、 du/dt、過電流和 di/dt，減小器件的開關(guān)損耗。 按能量的去向分類法： 耗能式緩沖電路 和 饋能式緩沖電路（ 無損吸收電路 ） 。 開通緩沖電路 （ di/dt抑制電路 ） ——抑制器件開通時的電流過沖和 di/dt， 減小器件的開通損耗 。 功率集成電路實(shí)現(xiàn)了電能和信息的集成 ， 成為機(jī)電一體化的理想接口 。 以前功率集成電路的開發(fā)和研究主要在中小功率應(yīng)用場合 。 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)動電路的單片集成 ， 也稱智能 IGBT（ Intelligent IGBT） 。 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 。 對工作頻率高的電路 ， 可大大減小線路電感 ， 從而簡化對保護(hù)和緩沖電路的要求 。 IGCT（ Integrated GateCommutated Thyristor） ——GCT（ GateCommutated Thyristor） 165 功率模塊與功率集成電路 20世紀(jì) 80年代中后期開始 ， 模塊化趨勢 ， 將多個器件封裝在一個模塊中 ， 稱為 功率模塊 。 可省去 GTO復(fù)雜的緩沖電路 ， 但 驅(qū)動功率仍很大 。 此外 ，電流關(guān)斷增益較小 ， 因而其應(yīng)用范圍還有待拓展 。 其很多 特性與 GTO類似 ， 但開關(guān)速度比 GTO高得多 ， 是大容量的快速器件 。 通態(tài)電阻較大 ， 通態(tài)損耗也大 ， 因而還未在大多數(shù)電力電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用 。 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 。 其關(guān)鍵技術(shù)問題沒有大的突破 ， 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 。 一個 MCT器件由數(shù)以萬計(jì)的 MCT元組成 。 E GCN+Na)PN+N+PN+N+P+發(fā)射極 柵極集電極注入?yún)^(qū)緩沖區(qū)漂移區(qū)J 3 J2J1GEC+++IDRNICVJ1IDRonb )GCc )160 其他新型電力電子器件 MOS控制晶閘管 MCT 靜電感應(yīng)晶體管 SIT 靜電感應(yīng)晶閘管 SITH 集成門極換流晶閘管 IGCT 功率模塊與功率集成電路 161 MOS控制晶閘管 (MCT) MCT結(jié)合了二者的優(yōu)點(diǎn)： 承受極高 di/dt和 du/dt， 快速的開關(guān)過程 ， 開關(guān)損耗小 。 159 絕緣柵雙極晶體管 擎住效應(yīng)或自鎖效應(yīng) ： 動態(tài)擎住效應(yīng) 比 靜態(tài)擎住效應(yīng) 所允許的集電極電流小。 輸入阻抗高 ， 輸入特性與 MOSFET類似 。 相同電壓和電流定額時 ， 安全工作區(qū)比 GTR大 ， 且 具有耐脈沖電流沖擊能力 。 (2) 最大集電極電流 —— 由內(nèi)部 PNP晶體管的擊穿電壓確定。 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)過程 (2) IGBT的動態(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 。 關(guān)斷 ： 柵射極間施加 反壓或不加信號時 ， MOSFET內(nèi)的溝道消失 ， 晶體管的基極電流被切斷 ， IGBT關(guān)斷 。 導(dǎo)通： uGE大于開啟電壓 UGE(th)時 ， MOSFET內(nèi)形成溝道 ，為晶體管提供基極電流 ， IGBT導(dǎo)通 。 151 電力場效應(yīng)晶體管 關(guān)斷過程 a ） R s R G R F R L i D u GS u p i D 信號 + U E O u p t b ) i D O O t t u GS u GSP u T t d (on) t r t d (off) t f 電力 MOSFET的開關(guān)過程 a) 測試電路 b) 開關(guān)過程波形 (2) 動態(tài)特性 開通過程 152 電力場效應(yīng)晶體管 3) 電力 MOSFET的主要參數(shù) —— 電力 MOSFET電壓定額 (1) 漏極電壓 UDS (2) 漏極直流電流 ID和漏極脈沖電流幅值 IDM —— 電力 MOSFET電流定額 (3) 柵源電壓 UGS —— ?UGS?20V將導(dǎo)致絕緣層擊穿 。 150 電力場效應(yīng)晶體管 (1) 靜態(tài)特性 0 10 20 30 50 40 2 4 6 8 a) I D / A U T U GS / V 10 20 30 50 40 0 b) 10 20 30 50 40 飽和區(qū) 非 飽 和 區(qū) 截止區(qū) U DS / V U GS = U T =3V U GS =4V U GS =5V U GS =6V U GS =7V U GS =8V I D / A 電力 MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 a) 轉(zhuǎn)移特性 b) 輸出特性 2）電力 MOSFET的基本特性 漏源極之間有寄生二極管，漏源極間加反向電壓時器件導(dǎo)通。 – P基區(qū)與 N漂移區(qū)之間形成的 PN結(jié) J1反偏 ， 漏源極之間無電流流過 。 常常立即導(dǎo)致器件的永久損壞，或者工作特性明顯衰變 。 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