【正文】 黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 參考文獻 [1]《模擬電子技術(shù)》中國鐵道出版社，出版時間： 20210201 [2]《鐵路職業(yè)技能鑒定參考叢書》出版社 中國鐵道出版社出版時間 2021/11/01 [3]《電子技 術(shù)一點通》華南出版社，出版時間 [4]韶山 4 型電力機車 [M]。 IGBT 模塊功能強大對電子方面應用廣泛，是至今比較成熟的電子設(shè)備。應用較為廣泛在機車電路中起到至關(guān)重要的作用，但是隨著電路要求的提高半控電 路也會更復雜，希望未來可以改進半控電路。雖然結(jié)構(gòu)簡單但是應用局限性較大。復雜程度不同性價比也不同但是唯一的相同點都是人們對知識的掌握對各個電子器件的了解程度。了解它才能好的創(chuàng)新它。也體會到了 IGBT 的重要性。和它的工作原理。 2. 盡量遠離有腐蝕性氣體或灰塵較多的場 合； 3. 在溫度發(fā)生急劇變化的場所 IGBT 模塊表面可能有結(jié)露水的現(xiàn)象，因此 IGBT 模塊應 放在溫度變化較小的地方； 4. 保管時，須注意不要在 IGBT 模塊上堆放重物； 5. 裝 IGBT 模塊的容器，應選用不帶靜電的容器。常溫的規(guī)定為 5～ 35℃ ，常濕的規(guī)定在 45～ 75％左右?；魻査俣冉o定器能發(fā)出速度給定信號。換向開關(guān)由兩組接觸組成，完成兩臺電動機“ 0”位、“向前”“向后”三個工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。箱體內(nèi)部安裝有換向觸頭、接觸組、數(shù)字電壓表、霍爾速度給定器、照明用電源盒及斬波器。與此同時，各大半導體生產(chǎn)廠商不斷開發(fā) IGBT 的高耐壓、大電流、高速、低飽和壓降、高可靠性、低成本技術(shù)，主要采用 1ｕ m 以下制作工藝，研制開發(fā)取得一些新進展。 正式商用的 IGBT 器件的電壓和電流容量還很有限，遠遠不能滿足電力電子應用技術(shù)發(fā)展的需求；高壓領(lǐng)域的許多應用中，要求器件的電壓等級達到 10KV以上，目前只能通過 IGBT 高壓串聯(lián)等技術(shù)來實現(xiàn)高壓應用。 IGBT的開啟電壓約 3～ 4V，和 MOSFET 相當。 IGBT 的開關(guān)速度低于 MOSFET，但明顯高于 GTR。因為 MOSFET 關(guān)斷后， PNP晶體管的存儲電荷難以迅速消除，造成漏極電流較長的尾部時間， td(off)為關(guān)斷延遲時間， trv 為電壓 Uds(f)的上升時間。因為 IGBT 柵極 發(fā)射極阻抗大，故可使用 MOSFET 驅(qū)動技術(shù)進行觸發(fā)，不過由于 IGBT 的輸入電容較 MOSFET 為大，故 IGBT 的關(guān)斷偏壓應該比許多 MOSFET 驅(qū)動電路提供的偏壓更高。 IGBT 的觸發(fā)和關(guān)斷要求給其柵極和基極之間加上正向電壓和負向電壓，柵極電壓可由不同的驅(qū)動電路產(chǎn)生。實際應用中常給出的漏極 電流開通時間 ton 即為 td (on) tri 之和。 2 ．動態(tài)特性 IGBT 在開通過程中，大部分時間是作為 MOSFET 來運行的，只是在漏源電壓 Uds 下降過程后期， PNP 晶體管由放大區(qū)至飽和，又增加了一段延遲時間。 由于 N+ 區(qū)存在電導調(diào)制效應，所以 IGBT 的通態(tài)壓降小，耐壓 1000V 的IGBT 通態(tài)壓降為 2 ～ 3V 。此時，通態(tài)電壓 Uds(on) 可用下式表示 Uds(on) ＝ Uj1 ＋ Udr ＋ IdRoh 黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 式中 Uj1 —— JI 結(jié)的正向電壓，其值為 ～ 1V ； Udr —— 擴展電阻Rdr 上的壓降； Roh —— 溝道電阻。 IGBT 處于導通態(tài)時，由于它的 PNP 晶體管為寬基區(qū)晶體管，所以其 B 值極低。最高柵源電壓受最大漏極電流限制，其最佳值一般取為 15V 左右。它與 MOSFET 的轉(zhuǎn)移特性相同，當柵源電壓小于開啟電壓 Ugs(th) 時， IGBT 處于關(guān)斷狀態(tài)。如果無 N+ 緩沖區(qū)，則正反向阻斷電壓可以做到同樣水平，加入 N+緩沖區(qū)后，反向關(guān)斷電壓只能達到幾十伏水平，因此限制了 IGBT 的某些應用范圍。它與 GTR 的輸出特性相似．也可分為飽和區(qū) 1 、放大區(qū) 2 和擊穿特性 3 部分。 IGBT 的伏安特性是指以柵源電壓 Ugs 為參變量時，漏極電流與柵極電壓之間的關(guān)系曲線。 IGBT 的驅(qū)動方法和 MOSFET 基本相同，只需控制輸入極 N溝道 MOSFET，所以具有高輸入阻抗特性。當 MOSFET 的溝道形成后從 P+基極注入到 N層的空穴（少子），對 N層進行電導調(diào)制，減小 N層的電阻，使 IGBT在高電壓時，也具有低的通態(tài)電壓 IGBT 的開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道，給 PNP(原來為 NPN)晶體管提供基極 電流 ，使 IGBT 導通。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使 IGBT 關(guān)斷。附于漏注入?yún)^(qū)上的電極稱為漏極（即集電極 C）。在 C、 E 兩極之間的 P 型區(qū)（包括 P+和 P區(qū)）（溝道在該區(qū)域形成），稱為亞溝道區(qū)（ Subchannel region）。器件的控制區(qū)為柵區(qū)，附于其上的電極稱為柵極（即門極 G）。非常適合應用于直流電壓為 600V 及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動等領(lǐng)域 . 的結(jié)構(gòu)點 如圖所示為一個 N 溝道增強型絕緣柵雙極晶體管結(jié)構(gòu)， N+區(qū)稱 為源區(qū)，附于其上的電極稱為源極（即發(fā)射極 E）。MOSFET 驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導通壓降大，載流密度小。 黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第 4 章 IGBT 的原理及其應用 的基本介紹 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣柵雙極型功率管，是由BJT(雙極型三極管 )和 MOS(絕緣柵型場效應管 )組成的復合全控型電壓驅(qū)動式電力電子器件 , 兼有 MOSFET 的高輸入阻抗和 GTR 的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。在海上石油鉆井平臺，目前從電動機，到各中小型輔助機械的直流電動機中，均采用晶閘管供電或勵磁的調(diào)速裝置。以往對于要求調(diào)速或起制動性能較高的拖動裝置， 一般均采用電動機發(fā)電機變流機組來得到可控直流電壓，以實現(xiàn)控制要求。這種可調(diào)的直流電源，廣泛地應用于電解，電鍍，充電，勵磁，及合閘操作電源等領(lǐng)域。 第 2 章 晶閘管組成 的全控橋解析及應用 11 本章小結(jié) 介紹了晶閘管的單行導電性放大特性，其組成的三相全控整流電路的基本原理。這效率根據(jù)不同的使用環(huán)境而有所不同。使用再生制動的車輛仍然會有傳統(tǒng)的摩擦制動，提供快速、強力的制動。動力制動通常只會把產(chǎn)生的電，經(jīng)過電阻轉(zhuǎn)成無用的熱放走。 最普通的制動方法會把車的動能，以摩擦直接轉(zhuǎn)化成熱能。電力機車、有軌電車、無軌電車通常是把產(chǎn)生的電能輸回 接觸網(wǎng) ，而汽車則可能把電能儲在 飛輪 、 電池 或 電容器 之內(nèi)。此時變壓器 bc 兩相工作，在負載上的電壓為 ud=ubuc=ubc 以此類推。進入第 (3)段時期。這時 a 相電流為正， c 相電流為負。這時電流由 a相流出經(jīng) KPl、負載、 KP2 流回電源 c 相。后進入第 (2)段時期。變壓器 a、 b 兩相工作，共陰極組的 a 相電流為正，共陽極組的 b 相電流為負。 為了分析方便起見，把一個黑龍江交通職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 周期等分 6 段 第（ 1）段期間， a 相電壓最高，而共陰極組的晶閘管 KP1 被觸發(fā)導通， b 相電位最低，所以供陽極組的晶閘管 KP6 被觸發(fā)導通。很顯然在輸出電壓相同的情況下，三相橋式晶閘管要求的最大反向電壓，可比三相半波線路中的晶閘管低一半為了分析方便，使三相全控橋的六個晶閘管觸發(fā)的順序是 123456，晶閘管是這樣編號的：晶閘管 KP1 和 KP4 接 a 相，晶閘管KP3 和 KP6 接 b 相，晶管 KP5 和 KP2 接 c 相晶閘管 KP KP KP5 組成共