合工大電力電子技術(shù)第二章-文庫吧資料
2025-01-05 00:46本頁面
【正文】 開關(guān)速度快 ，輸入阻抗高 ， 熱穩(wěn)定性好 ， 驅(qū)動(dòng)功率小 、 驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單 ? 兩類器件取長(zhǎng)補(bǔ)短結(jié)合而成的復(fù)合器件 —BiMOS器件GTR和 MOSFET復(fù)合 ， 結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn) ， 具有好的特性 ? 1986年投入市場(chǎng)后 ， 取代了 GTR和一部分 MOSFET的市場(chǎng) ,中小功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件 ? 繼續(xù)提高電壓和電流容量 ， 以期再取代 GTO的地位 返回 IGBT的結(jié)構(gòu)和工作原理 ?IGBT是三端器件：柵極 G、 集電極 C和發(fā)射極 E 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 )IGBT的結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)化等效電路和電氣圖形符號(hào) a) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖 b) 簡(jiǎn)化等效電路 c) 電氣圖形符號(hào) IGBT的結(jié)構(gòu) ? N溝道 VDMOSFET與 GTR組合 ——N溝道 IGBT（ NIGBT） ? IGBT比 VDMOSFET多一層 P+注入?yún)^(qū) ， 形成了一個(gè)大面積的 P+N結(jié) J1 ? 使 IGBT導(dǎo)通時(shí)由 P+注入?yún)^(qū)向 N基區(qū)發(fā)射少子 ， 從而對(duì)漂移區(qū)電導(dǎo)率進(jìn)行調(diào)制 ， 使得 IGBT具有很強(qiáng)的通流能力 ? 簡(jiǎn)化等效電路表明 ， IGBT是 GTR與 MOSFET組成的達(dá)林頓結(jié)構(gòu) ， 一個(gè)由 MOSFET驅(qū)動(dòng)的厚基區(qū) PNP晶體管 IGBT的工作原理 ?驅(qū)動(dòng)原理與電力 MOSFET基本相同 ， 場(chǎng)控器件 ，通斷由柵射極電壓 uGE決定 ? 導(dǎo)通 ： uGE大于 開啟電壓 UGE(th)時(shí) ， MOSFET內(nèi)形成溝道 ，為晶體管提供基極電流 ， IGBT導(dǎo)通 ? 導(dǎo)通壓降 ： 電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)使電阻 RN減小 ， 使通態(tài)壓降小 ? 關(guān)斷 ： 柵射極間施加反壓或不加信號(hào)時(shí) ， MOSFET內(nèi)的溝道消失 ， 晶體管的基極電流被切斷 ， IGBT關(guān)斷 IGBT的基本特性 ? IGBT的基本特性： 主要包括靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性。 ? 在柵極串入一只低值電阻 （ 數(shù)十歐左右 ） 可以減小寄生振蕩 ， 該電阻阻值應(yīng)隨被驅(qū)動(dòng)器件電流額定值的增大而減小 。 ? 使 MOSFET開通的驅(qū)動(dòng)電壓一般 10～ 15V， 使 IGBT開通的驅(qū)動(dòng)電壓一般 15 ～ 20V。 但柵極的正電壓會(huì)將其下面 P區(qū)中的空穴推開 ， 而將 P區(qū)中的少子 ——電子吸引到柵極下面的 P區(qū)表面 ? 當(dāng) UGS大于 UT（ 開啟電壓或閾值電壓 ） 時(shí) ， 柵極下 P區(qū)表面的電子濃度將超過空穴濃度 ， 使 P型半導(dǎo)體反型成 N型而成為 反型層 ， 該反型層形成 N溝道而使 PN結(jié) J1消失 ， 漏極和源極導(dǎo)電 電力 MOSFET的基本特性 ? 電力 MOSFET的基本特性： 主要包括靜態(tài)特性與動(dòng)態(tài)特性。 1000A的GTO關(guān)斷時(shí)門極負(fù)脈沖電流峰值要 200A GMATOof f II?? GTO的驅(qū)動(dòng) ? GTO的 開通控制 與普通晶閘管相似 ， 但對(duì)脈沖前沿的幅值和陡度要求高 ， 且一般需在整個(gè)導(dǎo)通期間施加正門極電流 ? 使 GTO關(guān)斷 需施加負(fù)門極電流 ， 對(duì)其幅值和陡度的要求更高 ， 關(guān)斷后還應(yīng)在門陰極施加約 5V的負(fù)偏壓以提高抗干擾能力 ? 推薦的 GTO門極電壓電流波形如圖 2－ 8所示。 延遲時(shí)間一般約1~2?s， 上升時(shí)間則隨通態(tài)陽極電流值的增大而增大 2)關(guān)斷時(shí)間 toff 一般指儲(chǔ)存時(shí)間和下降時(shí)間之和 ， 不包括尾部時(shí)間 。第二講 電力電子器件及其驅(qū)動(dòng)電路 Power Electronic Parts and Driver 杜少武 第二講 電力電子器件及其驅(qū)動(dòng)電路 Power Electronic Parts and Driver 門極可關(guān)斷晶閘管 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管 絕緣柵雙極晶體管 門極可關(guān)斷晶閘管 ? 門極可關(guān)斷晶閘管 （ GateTurnOff Thyristor —GTO） ? 晶閘管的一種派生器件 ? 可以通過在門極施加負(fù)的脈沖電流使其關(guān)斷 ? GTO的電壓 、 電流容量較大 ， 與普通晶閘管接近 ， 因而在兆瓦級(jí)以上的大功率場(chǎng)合仍有較多的應(yīng)用 返回 GTO的結(jié)構(gòu)和工作原理 ? 結(jié)構(gòu)： ? 與普通晶閘管的相同點(diǎn)： PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) ， 外部引出陽極 、 陰極和門極 ? 和普通晶閘管的不同： GTO是一種多元的功率集成器件 ，內(nèi)部包含數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)共陽極的小 GTO元 ， 這些GTO元的陰極和門極則在器件內(nèi)部并聯(lián)在一起 GTO的結(jié)構(gòu)和工作原理 ?工作原理： ? 導(dǎo)通原理與普通晶閘管一樣 ， 同樣可以用雙晶體管模型來分析 ? ?1+?2=1是器件臨界導(dǎo)通的條件
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