【正文】 電壓驅動型 ：單極型器件和復合型器件 ， 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 復合型 ： IGBT和 MCT 190 特點 ：輸入阻抗高 ， 所需驅動功率小 ， 驅動電路簡單 ， 工作頻率高 。 電力 MOSFET并聯(lián)運行的特點 189 電力電子器件分類“樹” 本章小結 主要內(nèi)容 全面介紹各種主要電力電子器件的基本結構 、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的阻值應比器件阻斷時的正 、 反向電阻小得多 。 目的 ：當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 。 功率集成電路實現(xiàn)了電能和信息的集成 ， 成為機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和驅動電路的單片集成 ， 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 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復雜的緩沖電路 ， 但 驅動功率仍很大 。 此外 ，電流關斷增益較小 ， 因而其應用范圍還有待拓展 。 其很多 特性與 GTO類似 ， 但開關速度比 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)電力電子設備中得到廣泛應用 。 在雷達通信設備 、 超聲波功率放大 、 脈沖功率放大和高頻感應加熱等領域獲得應用 。 其關鍵技術問題沒有大的突破 ， 電壓和電流容量都遠未達到預期的數(shù)值 ， 未能投入實際應用 。 一個 MCT器件由數(shù)以萬計的 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 靜電感應晶體管 SIT 靜電感應晶閘管 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結合了二者的優(yōu)點： 承受極高 di/dt和 du/dt， 快速的開關過程 ， 開關損耗小 。 159 絕緣柵雙極晶體管 擎住效應或自鎖效應 ： 動態(tài)擎住效應 比 靜態(tài)擎住效應 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關斷 。 導通： 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導通 。 151 電力場效應晶體管 關斷過程 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的開關過程 a) 測試電路 b) 開關過程波形 (2) 動態(tài)特性 開通過程 152 電力場效應晶體管 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將導致絕緣層擊穿 。 150 電力場效應晶體管 (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的轉移特性和輸出特性 a) 轉移特性 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通。 – P基區(qū)與 N漂移區(qū)之間形成的 PN結 J1反偏 ， 漏源極之間無電流流過 。 常常立即導致器件的永久損壞，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