【正文】 在正常工作溫度下允許的最大耗散功率 。集電極峰值電流 ICM為避免掣住效應(yīng)而定義。 ? 集電極連續(xù)電流 IC 、集電極峰值電流 ICM 表征電流容量，額定電流。隨溫度的升高而增大。 tfi1 對(duì)應(yīng) MOSFET的關(guān)斷過(guò)程 tfi2 對(duì)應(yīng) PNP晶體管的關(guān)斷過(guò)程，集電極電流 iC下降較慢。 ICUTUGEO 特性 動(dòng)態(tài)特性 輸入電壓（ uGE）和集電極電流（ IC）、輸出電壓（ uCE）的關(guān)系 ttt10 %90 %10 %90 %u CEiC00uGEUG EMICMUCEMt fv 1 t fv 2t offtont fi 1 t fi 2t stft dtrU CE ( on )U G EMU G EMICMI CM0ttt10 %90 %10 %90 %u CEiC00uGEUG EMICMUCEMt fv 1 t fv 2t offtont fi 1 t fi 2t stft dtrU CE ( on )U G EMU G EMICMI CM0延遲時(shí)間 td 從驅(qū)動(dòng)電壓 uGE的前沿上升至其幅值 10%時(shí)刻開(kāi)始，到集電極電流 iC上升至其幅值的 10%所需時(shí)間 上升時(shí)間 tr 集電極電流 iC從其幅值 10%上升至 90%所需時(shí)間 開(kāi)通時(shí)間 ton ton=td+tr ttt10 %90 %10 %90 %u CEiC00uGEUG EMICMUCEMt fv 1 t fv 2t offtont fi 1 t fi 2t stft dtrU CE ( on )U G EMU G EMICMI CM0集射電壓 uCE的下降過(guò)程分為 tfv1和 tfv2兩段。 UT=2~6V， UGE=15V 0放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)ICUCEU TUGE增加U GE 1UGE 2U GE 3擊穿區(qū) 特性 靜態(tài)特性 —— 轉(zhuǎn)移特性 集電極電流 IC和柵射電壓 UGE的關(guān)系，它表征 UGE對(duì) IC的控制能力。集電極電流 IC大小幾乎不隨 uCE而變化，其大小取決于 uGE，正常情況下不會(huì)進(jìn)入擊穿區(qū)。 GEC+++IDRdrICU J 1GCEUdr 特性 靜態(tài)特性 —— 輸出特性 以柵射電壓 UGE為參變量，反映集電極電流 IC與集電極、發(fā)射極電壓 UCE間關(guān)系的曲線族 0放大區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)ICUCEU TUGE增加U GE 1UGE 2U GE 3擊穿區(qū)當(dāng) UGEUT時(shí)， IGBT處于截止?fàn)顟B(tài)， 微弱漏電流 。以 N溝道 IGBT為例，柵極施以正電壓時(shí)， MOSFET內(nèi)形成導(dǎo)電溝道，為PNP晶體管提供基極電流， IGBT導(dǎo)通。等效電路中 Rdr是 GTR基區(qū)內(nèi)的擴(kuò)展電阻。 中小功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件，隨著其電壓和電流容量的不斷升高，有進(jìn)一步取代 GTO的趨勢(shì) 。 絕緣柵雙極晶體管 結(jié)構(gòu)與工作原理 特性 參數(shù) 掣住效應(yīng) 與安全工作區(qū) 絕緣柵雙極晶體管，是一種復(fù)合型電壓控制器件。但當(dāng) UGSUT（ UT為開(kāi)啟電壓或閾值電壓）時(shí)，漏極和源極導(dǎo)電，流過(guò)漏極電流。 結(jié)構(gòu)和工作原理 增強(qiáng)型 UGS=0時(shí)，無(wú)導(dǎo)電溝道， ID=0 耗盡型 UGS=0時(shí)，存在導(dǎo)電溝道 結(jié)型 —— 靜電感應(yīng)晶體管 種類(lèi) 功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管 P溝道 空穴 N溝道 電子 絕緣柵型 功率 MOSFET垂直導(dǎo)電 利用 V型槽實(shí)現(xiàn)垂直導(dǎo)電 VVMOSFET 具有垂直導(dǎo)電雙擴(kuò)散 MOS結(jié)構(gòu) VDMOSFET 小功率 MOS橫向?qū)щ? 電壓電流能力 D G S N溝道 D S G P溝道 P N+ N+ N N+ N+ N+ P 溝道 S G D 無(wú)反向阻斷能力 無(wú)二次擊穿，寬安全工作區(qū) 多元功率集成器件 D G S N溝道 當(dāng)漏、源極間加正向電壓，柵、源極間 UGS=0時(shí)，漏源極之間無(wú)電流流過(guò)。 功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管Power MOSFET 顯著優(yōu)點(diǎn)：驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)功率小，同時(shí)開(kāi)關(guān)速度快（開(kāi)關(guān)時(shí)間 10~100ns），工作頻率可達(dá)１ MHz，不存在二次擊穿問(wèn)題；其缺點(diǎn)是電流容量小，耐壓低，通態(tài)壓降大。 ?達(dá)林頓管 電流增益提高、但飽和壓降增加、開(kāi)關(guān)速度降低 ? 采用集成電路工藝將許多達(dá)林頓單元并聯(lián)而成 模塊 可靠性、性?xún)r(jià)比 GTR的靜態(tài)特性、動(dòng)態(tài)特性以及極限參數(shù)與普通晶體管類(lèi)似，不予詳述。 ? 主要區(qū)別：容量足夠（耐壓高、電流大）、開(kāi)關(guān)速度高。相對(duì)于 GTO， GTR具有控制方便、開(kāi)關(guān)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于交流電機(jī)調(diào)速、不間斷電源（ UPS）以及家用電器等中小容量的變流裝臵中。數(shù)值低、4~5，主要缺點(diǎn)。若陽(yáng)極電流過(guò)大， GTO處于深度飽和狀態(tài)，導(dǎo)致門(mén)極關(guān)斷失敗。在這段時(shí)間里，繼續(xù)從門(mén)極抽出電流，陽(yáng)極電流繼續(xù)減小，直至小于維持電流GTO關(guān)斷。在這段時(shí)間里，繼續(xù)從門(mén)極抽出電流，陽(yáng)極電流逐漸減小，當(dāng) α 1+α 2≤1 后，內(nèi)部正反饋停止而使 GTO退出飽和。在這段時(shí)間內(nèi)，依靠門(mén)極負(fù)脈沖電壓從門(mén)極抽出電流，晶體管飽和深度變淺，由于 PN結(jié)還處于正向偏臵，陽(yáng)極電流 iA變化很小，門(mén)極電流 iG達(dá)負(fù)的最大值。 工作原理 RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2. GTO的動(dòng)態(tài)特性 開(kāi)通特性與普通晶閘管類(lèi)似，開(kāi)通時(shí)間 ton由延遲時(shí)間 td和上升時(shí)間 tr組成 。 工作原理 RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2導(dǎo)通： V V2飽和 ?1+?2→1 ， ?1+?21； 關(guān)斷： V V2是不飽和 的， ?1+?21 臨界飽和： ?1+?2＝ 1 晶閘管導(dǎo)通時(shí) ?1+?2＝ GTO 導(dǎo)通時(shí) ?1+?2＝ GTO關(guān)斷過(guò)程：強(qiáng)烈正 反饋 —— 門(mén)極加負(fù)脈沖 即從門(mén)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。陰極寬度越窄、門(mén)極與陰極距離越短（橫向電阻小），越利于關(guān)斷。 全控型器件 電壓、電流容量高于其它全控型器件，但驅(qū)動(dòng)技術(shù)復(fù)雜、價(jià)位高，使其推廣受到限制。為此必須附加強(qiáng)迫換流電路，使電力電子裝臵復(fù)雜化。 過(guò)大，門(mén)極局部過(guò)熱 晶閘管的派生器件 快速、逆倒、雙向、光控晶閘管 門(mén)極可關(guān)斷晶閘管 結(jié)構(gòu)與工作原理 動(dòng)態(tài)特性 主要參數(shù) 門(mén)極可關(guān)斷晶閘管 晶閘管由于耐壓高、電流大和相對(duì)較強(qiáng)的過(guò)載能力，在高壓大功率領(lǐng)域?qū)⒗^續(xù)廣泛應(yīng)用。 關(guān)斷時(shí)間 tq tq=trr+tgr 普通晶閘管的時(shí)間約為幾百微秒 uA Ktt00tr rtg riAt1t2t3t4to f f斷態(tài)電壓臨界上升率 du/dt 在額定結(jié)溫和門(mén)極開(kāi)路的情況下，不導(dǎo)致晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的外加電壓最大上升率。 門(mén)極 恢復(fù)時(shí)間 tgr 晶閘管完全關(guān)斷至恢復(fù)阻斷能力所需時(shí)間。 強(qiáng)觸發(fā) 1 0 0 %9 0 %1 0 %uA K0OtdtriAtttsACB關(guān)斷過(guò)程 反 向恢復(fù)時(shí)間 trr 正 向電流降為零到 反 向恢復(fù)電流衰減至近于零的時(shí)間。 開(kāi)通過(guò)程 延遲時(shí)間 td 從門(mén)極電流階躍時(shí)刻開(kāi)始，陽(yáng)極電流上升到額定值的10%所需時(shí)間 上升時(shí)間 tr 陽(yáng)極電流從額定值 10%上到 90%所需時(shí)間 開(kāi)通時(shí)間 tgt tgt=td+tr 普通晶閘管的延遲時(shí)間為，上升時(shí)間為 ～3us。 開(kāi)通特性：晶閘管在正向偏臵并受到理想電流觸發(fā)時(shí)的導(dǎo)通情況 。在感性負(fù)載電路中，由 于陽(yáng)極電流上升到 IL需要一定的時(shí)間，若門(mén)極信號(hào)持續(xù)時(shí)間低 于此值，晶閘管則不能維持住導(dǎo)通狀態(tài)。對(duì)同一晶閘管來(lái)說(shuō)，通常 IL 約為 IH 的 2~4倍。 若晶閘管陽(yáng)極電流小于維持電流，則晶閘管進(jìn)入阻斷狀態(tài)。 考慮到實(shí)際散熱條件、過(guò)載現(xiàn)象，留有 ~2倍的裕度。選擇晶閘管時(shí)根 據(jù)有效值相等的原則，在選擇晶閘管定額電流時(shí)，通常需要根 據(jù)電流波形，做平均值與有效值的換算。 額定電流、通 態(tài)平均電流 IT(AV) 晶閘管在環(huán)境溫度為 40?C和規(guī)定的冷卻條件下，穩(wěn)定結(jié)溫不超 過(guò)額定結(jié)溫時(shí)所允許流過(guò)的最大工頻正弦半波電流的平均值。 正向通態(tài)電壓 指晶閘管通過(guò)額定電流時(shí)陽(yáng)極與陰極間的 電壓降，也稱(chēng)管壓降，該參數(shù)直接反映了器件的通態(tài)損 耗特性。 晶閘管的靜態(tài)參數(shù) 取晶閘管的 UDRM和 URRM中較小者作為額定電壓。 取正、反向不重復(fù)峰值電壓的 90%作為正、反向重復(fù)峰值電壓。 0UA KIAIHIG 2IG 1IG= 0UD BUD S MUD R MUR R MUR S MILUR B0UA KIAIHIG 2IG 1IG= 0UD BUD S MUD R MUR R MUR S MILUR B晶閘管的靜態(tài)參數(shù) UDB、 URB 正向轉(zhuǎn)折電壓和反向擊穿電壓； UDSM、 UDRM 正向斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓和重復(fù)峰值電壓 ； URSM、 URRM 反向不重復(fù)峰值電壓和重復(fù)峰值電壓 ； 不重復(fù)峰值電壓是指不造成正向轉(zhuǎn)折和反向擊穿的最大電壓，一 般不允許多次施加 。 晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時(shí) ， 只有極小的反向漏電流流過(guò) 。 IH稱(chēng)為 維持 電流。 晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。 隨著門(mén)極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。 自鎖 、掣住 4) 要使晶閘管關(guān)斷 ， 只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下 。 3) 晶閘管一旦導(dǎo)通 ， 門(mén)極就失去控制作用 。 晶閘管的開(kāi)通、關(guān)斷規(guī)律： 1) 承受反向電壓時(shí) ， 不論門(mén)極是否有觸發(fā)電流 ，晶閘管均不導(dǎo)通 。 開(kāi)通（門(mén)極觸發(fā)）： 注入觸發(fā)電流使晶體管的發(fā)射極電流增大以致 ?1+?2趨近于 1的話，流過(guò)晶閘管的電流IA（陽(yáng)極電流）將趨近于無(wú)窮大，實(shí)現(xiàn)飽和導(dǎo)通。 阻斷狀態(tài) ： IG=0， ?1+?2很小。 RN P NP N PAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a) b)圖 17 晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理 a) 雙晶體管模型 b工作原理 ) 產(chǎn)生注入門(mén)極的觸發(fā)電流 IG的電路 觸發(fā) 門(mén)極觸發(fā)電路 對(duì)晶閘管的驅(qū)動(dòng) 反向截止 正向阻斷 晶閘管工作原理如以下方程所示 Ic1 = a1IA + ICBO1 (11) Ic2 = a2IK + ICBO2 (12) IK = IA + IG