【正文】 作業(yè)： 1）解釋：電導調制效應、二次擊穿現象、擎住效應； 2） P206， 6； 3）填寫 《 常用電力電子器件性能比較表 》 。 ■ IGBT的并聯 ◆ 在 1/2或 1/3額定電流以下的區(qū)段，通態(tài)壓降具有 負溫度系數 ；在以上的區(qū)段則具有 正溫度系數 ；也具有一定的 電流自動均衡能力 ，易于并聯使用。 ◆ 電路走線和布局應盡量對稱。 電阻均流 電感均流 電力 MOSFET的并聯和 IGBT的并聯 ■ 電力 MOSFET的并聯 ◆ Ron具有 正溫度系數 ，具有 電流自動均衡能力 ，容易并聯。 ◆ 均流的首要措施是挑選特性參數盡量一致的器件，此外還可以采用 均流電抗器 ；同樣，用門極強脈沖觸發(fā)也有助于動態(tài)均流。 ■ 晶閘管的并聯 ◆ 大功率晶閘管裝置中，常用多個器件并聯來承擔較大的電流 。 ? ◆ 動態(tài)不均壓問題 ? ? 由于器件動態(tài)參數和特性的差異造成的不均壓問題。 Rp的阻值應比任何一個器件阻斷時的正、反向電阻小得多 均壓電阻 Rj的選?。? D R MTnj IUR /)~(?均壓電阻 Rj的功率： jmRjRj RnUKP 1)( 2?? ◆ 靜態(tài)不均壓問題 ? ? 由于器件靜態(tài)特性不同而造成的均壓問題。 耗能式 饋能式 IGBT橋臂模塊的緩沖電路 小容量 大容量 中容量 電力電子器件的串聯使用和并聯使用 晶閘管的串聯 晶閘管的并聯 電力 MOSFET的并聯和 IGBT的并聯 晶閘管的串聯 圖 917 晶閘管的串聯 a)伏安特性差異 b)串聯均壓措施 ■ 對較大型的電力電子裝置，當單個電力電子器件的電壓或電流定額不能滿足要求時，往往需要 將電力電子器件串聯或并聯 起來工作，或者 將電力電子裝置串聯或并聯 起來工作。 圖 916 另外兩種常用的緩沖電路 a)RC吸收電路 b)放電阻止型 RCD吸收電路 ◆ 另外兩種常用的緩沖電路形式 ? 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。 ? 有緩沖電路時，由于 Cs的分流使 iC在 uCE開始上升的同時就下降，因此負載線經過 D到達 C。 ? 因為關斷時電路中（含布線） 電感的能量要釋放，所以還會出現一定的過電壓。 ◆ 在有緩沖電路的情況下 ? V開通時， Cs先通過Rs向 V放電，使 iC先上一個臺階，以后因為 Li的作用，iC的上升速度減慢。 b) t u CE i C O d i d t 抑制電路時 無 d i d t 抑制電路時 有 有緩沖電路時 無緩沖電路時 u CE i C 圖 914 di/dt抑制電路和充放電型 RCD緩沖電路及波形 a) 電路 b) 波形 ■ 緩沖電路 ◆ 圖 914a給出的是一種緩沖電路和 di/dt抑制電路的電路圖。 ? 饋能式緩沖電路 ：緩沖電路能將其儲能元件的能量回饋給負載或電源，也稱無損吸收電路。 ? 復合緩沖電路：關斷緩沖電路和開通緩沖電路結合在一起。 ■ 分類 ◆ 分為 關斷緩沖電路 和 開通緩沖電路 ? 關斷緩沖電路：又稱為 du/dt抑制電路，用于吸收器件的關斷過電壓和換相過電壓，抑制 du/dt，減小關斷損耗。 ◆ 常在全控型器件的驅動電路中設置 過電流保護環(huán)節(jié) ，器件對電流的響應是最快的。 √短路保護：快熔只在短路電流較大的區(qū)域起保護作用。 I2 I2? 快熔對器件的保護方式可分為 全保護 和 短路保護兩種。 √快熔的 t值應小于被保護器件的允許 t值。 ? 選擇快熔時應考慮 √電壓等級應根據熔斷后快熔實際承受的電壓來確定。 ◆ 通常，電子電路作為第一保護措施，快熔僅作為短路時的部分區(qū)段的保護，直流快速斷路器整定在電子電路動作之后實現保護，過電流繼電器整定在過載時動作。 單相連接 三相星形連接 三相三角形連接 三相整流連接 壓敏電阻的伏安特性 壓敏電阻的幾種接法 過電流保護 圖 913 過電流保護措施及配置位置 I＞ I＞ ～ — 進線電抗限流 電流檢測和過流繼電器 快速熔斷器 快速熔斷器快速熔斷器 過流繼電器 直流快速開關 交流斷路器 ■ 過電流分過載和短路兩種情況。 ◆ 對大容量的電力電子裝置，可采用圖 912所示的 反向阻斷式 RC電路。 ◆ RC3和 RCD為抑制 內因過電壓 的措施。 ◆ 關斷過電壓 ：全控型器件在較高頻率下工作，當器件關斷時，因正向電流的迅速降低而由線路電感在器件兩端感應出的過電壓。 ◆ 雷擊過電壓 ：由雷擊引起的過電壓。 ◆ 按控制信號的波形 ? 電平 控制型器件 √電壓驅動型器件和部分電流驅動型器件（如 GTR） ? 脈沖 觸發(fā)型器件 √部分電流驅動型器件（如晶閘管和 GTO） 電力電子器件的保護 過電壓的產生及過電壓保護 過電流保護 緩沖電路 過電壓的產生及過電壓保護 ■ 過電壓分為 外因過電壓 和 內因過電壓 兩類。 ? 電流 驅動型器件 √雙極型器件。 圖 226 電力電子器件分類“樹” ◆ 按驅動類型 ? 電壓 驅動型器件 √單極型器件和復合型器件。 ? 雙極型 ：基于 PN結的電 力二極管、晶閘管、 GTO和 GTR等。 本章小結 ■ 將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等問題作了全面的介紹。 ◆ 智能功率模塊在一定程度上回避了上述兩個難 點 ,最近幾年獲得了迅速發(fā)展。 ■ 發(fā)展現狀 ◆ 功率集成電路的主要技術難點：高低壓電路之 間的 絕緣 問題以及 溫升 和 散熱 的處理。 ◆ 智能功率集成電路（ Smart Power IC—— SPIC） ? 一般指縱向功率器件與邏輯或模擬控制電路的單片集成。 ◆ 將器件與邏輯、控制、保護、傳感、檢測、自 診斷等信息電子電路制作在同一芯片上，稱為 功率 集成電路（ Power Integrated Circuit—— PIC） 。 ◆ 可縮小裝置體積，降低成本，提高可靠性。 ■ 寬禁帶半導體器件的發(fā)展一直佑于材料的提煉和制造以及隨后的半導體制造工藝的困難。 基于寬禁帶半導體材料的電力電子器件 ■ 硅的禁帶寬度為 （ eV） ，而寬禁帶半導體材料是指禁帶寬度在 左右及以上的半導體材料，典型的是碳化硅（ SiC）、氮化鎵（ GaN）、金剛石等材料。 ■容量 與普通 GTO相當，但 開關速度 比普通的 GTO快 10倍，而且可以簡化普通 GTO應用時龐大而復雜的 緩沖電路 ，只不過其所需的 驅動功率 仍然很大。 ■ 一般也是正常導通型，但也有 正常關斷型 ，電 流關斷增益較小，因而其應用范圍還有待拓展。 ■ 又被稱為 場控晶閘管（ Field Controlled Thyristor—— FCT）， 本質上是兩種載流子導電 的 雙極型 器件，具有電導調制效應，通態(tài)壓降低、 通流能力強。 ■ 柵極不加任何信號時是導通的，柵極加負偏壓時關斷，這被稱為 正常導通型器件 ，使用不太方便，此外 SIT通態(tài)電阻 較大，使得 通態(tài)損耗 也大，因而 SIT還未在大多數電力電子設備中得到廣泛應用。 其他新型電力電子器件 靜電感應晶體管 SIT ■ 是一種 結型場效應晶體管 。 ■ 由數以萬計的 MCT元 組成，每個元的組成為： 一個 PNPN晶閘管，一個控制該晶閘管開通的 MOSFET，和一個控制該晶閘管關斷的 MOSFET。 集成驅動電路（ EXB841） 圖 99 M57962L型 IGBT驅動器的原理和接線圖 MOS控制晶閘管 MCT ■ MCT（ MOS Controlled Thyristor）是將 MOSFET與 晶閘管 組合而成的復合型器件。 ◆ 在柵極串入一只低值電阻（數十歐左右）可以減小 寄生振蕩 ，該電阻阻值應隨被驅動器件電流額定值的增大而減小。 ◆ 使 IGBT開通的柵射極間驅動電壓一般取 15 ~ 20V。 二、絕緣柵雙極晶體管柵極驅動電路 （一）對 IGBT柵極驅動電路的要求