【正文】 反向阻斷狀態(tài)時(shí) ， 只有極小的反相漏電流流過 。 晶閘管的伏安特性 IG2IG1IG 正向 導(dǎo)通 雪崩 擊穿 O + U A U A I A I A I H I G2 I G1 I G = 0 U bo U DSM U DRM U RRM U RSM （ 2） 反向特性 反向重復(fù)峰值電壓 反向不重復(fù)峰值電壓 29 1) 開通過程 (正反饋 、 電感 ) 延遲時(shí)間 td (~?s) 上升時(shí)間 tr (~3?s) 開通時(shí)間 tgt以上兩者之和 ， tgt=td+ tr 100% 90% 10% u AK t t O 0 t d t r t rr t gr U RRM I RM i A 2) 關(guān)斷過程 反向阻斷恢復(fù)時(shí)間 trr 正向阻斷恢復(fù)時(shí)間 tgr 關(guān)斷時(shí)間 tq以上兩者之和tq=trr+tgr 普通晶閘管的關(guān)斷時(shí)間約 幾百微秒 2） 動(dòng)態(tài)特性 晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形 30 3）門極 特性 ? 門極電流 IG 與門極和陰極之間電壓 UGK的關(guān)系 。 ? 門極觸發(fā)電流也往往是通過觸發(fā)電路在門極和陰極之間施加觸發(fā)電壓而產(chǎn)生的 31 可靠觸發(fā)區(qū) 不可靠觸發(fā)區(qū) 不觸發(fā)區(qū) IFGM ：門極正向峰值電流 UFGM ：門極正向峰值電壓 IGT ：門極觸發(fā)電流（幾十到幾百 mA） UGT ：門極觸發(fā)電壓（幾 V） IGD ：門極不觸發(fā)電流 UGD ：門極不觸發(fā)電壓 PG ：平均功率 PGM ：瞬時(shí)最大功率 為保證可靠、安全的觸發(fā)，觸發(fā)電路所提供的觸發(fā)電壓、電流和功率應(yīng)限制在可靠觸發(fā)區(qū) 。 反向重復(fù)峰值電壓 URRM（ 幾百 幾千 V ） —— 在門極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí) ， 允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓 。 通常取晶閘管的 UDRM和 URRM中較小的標(biāo)值作為該器件的 額定電壓 。 使用注意： 1） 電壓定額 33 通態(tài)平均電流 IT(AV） ：在環(huán)境溫度為 40?C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時(shí)所允許流過的 最大工頻正弦半波電流的平均值 。使用時(shí)應(yīng)按 有效值相等的原則 來選取晶閘管。 對(duì)同一晶閘管來說 ， 通常 IL約為 IH的 2~4倍 。 2） 電流定額 m0 mT ( A V )1)(s i n21 IttdII ?????????34 除開通時(shí)間 tgt和關(guān)斷時(shí)間 tq外 ， 還有： 斷態(tài)電壓臨界上升率 du/dt （ 幾十到幾百 V/微秒 ） —— 指在額定結(jié)溫和門極開路的情況下 ， 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 。 通態(tài)電流臨界上升率 di/dt（ 幾十到幾百 A/微秒 ） —— 指在規(guī)定條件下 ， 晶閘管能承受而無有害影響的最大通態(tài)電流上升率 。 3） 動(dòng)態(tài)參數(shù) 35 晶閘管的派生器件 有 快速晶管 和 高頻晶閘管 。 普通晶閘管關(guān)斷時(shí)間數(shù)百微秒 ， 快速晶閘管數(shù)十微秒 ， 高頻晶閘管10?s左右 。 由于工作頻率較高 ， 不能忽略其開關(guān)損耗的發(fā)熱效應(yīng) 。 有兩個(gè)主電極 T1和 T2，一個(gè)門極 G。 37 3) 逆 導(dǎo) 晶 閘 管 （ Reverse Conducting Thyristor—— RCT） 逆導(dǎo)晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性 a) 電氣圖形符號(hào) b) 伏安特性 將晶閘管反并聯(lián)一個(gè)二極管制作在同一管芯上的功率集成器件。 逆導(dǎo)晶閘管等效于反并聯(lián)的普通晶閘管和整流管，因此在使用時(shí)，使器件的數(shù)目減少、裝置體積縮小、重量減輕、價(jià)格降低和配線簡單 38 4) 光控晶閘管 （ Light Triggered Thyristor—— LTT） A G K a) AK 光強(qiáng)度 強(qiáng) 弱 b) O U I A 光控晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性 a) 電氣圖形符號(hào) b) 伏安特性 又稱光觸發(fā)晶閘管，是利用一定波長的光照信號(hào)觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管。 因此目前在高壓大功率的場合。 20世紀(jì) 80年代以來 ， 電力電子技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)嶄新時(shí)代 。 40 常用的 典型全控型器件 電力 MOSFET IGBT單管及模塊 41 門極可關(guān)斷晶閘管 晶閘管的一種派生器件 。 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)以上的大功率場合仍有較多的應(yīng)用 。 和普通晶閘管的 不同點(diǎn) ： GTO是一種多元的功率集成器件 。 RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a) b) ?1+?2=1是器件臨界導(dǎo)通 (飽和 )的條件。 ?1+?21是器件飽和的條件。 44 GTO能夠通過門極關(guān)斷的原因是其與普通晶閘管有如下 區(qū)別 ： 設(shè)計(jì) ?2較大，使晶體管 V2控 制靈敏。 RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2b) IG（ IB2） ?IC2 ? IC1 ?IB2 ? ?1+?21 45 GTO導(dǎo)通過程與普通晶閘管一樣 ， 只是導(dǎo)通時(shí)飽和程度較淺 。 多元集成結(jié)構(gòu)還使 GTO比普通晶閘管開通過程快 ， 承受 di/dt能力強(qiáng) 。 下降時(shí)間 tf 尾部時(shí)間 tt —?dú)埓孑d流子復(fù)合 。 門極負(fù)脈沖電流幅值越大 ，ts越短 。延遲時(shí)間一般約1~2?s，上升時(shí)間則隨通態(tài)陽極電流的增大而增大。下降時(shí)間一般小于 2?s。 （ 3） 最大可關(guān)斷陽極電流 IATO （ 4） 電流關(guān)斷增益 ?off ?off一般很小，只有 5左右，這是 GTO的一個(gè)主要缺點(diǎn)。 ——GTO額定電流。 GMA T Oo f fII??48 電力晶體管 電力晶體管 （ Giant Transistor——GTR， 直譯為巨型晶體管 ） 。 20世紀(jì) 80年代以來 ， 在中 、 小功率范圍內(nèi)取代晶閘管 ， 但目前又大多被 IGBT和電力 MOSFET取代 。 主要特性是耐壓高、電流大、開關(guān)特性好。 采用集成電路工藝將許多這種單元并聯(lián)而成 。 集電極電流 ic與基極電流 ib之比為 ? ——GTR的 電流放大系數(shù) ，反映了基極電流對(duì)集電極電流的控制能力 。 bcii??空穴流 電 子 流 c) E b E c i b i c = ? i b i e =(1+ ? ) i b 1） GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理 51 (1) 靜態(tài)特性 共發(fā)射極接法時(shí)的典型輸出特性： 截止區(qū) 、 放大區(qū) 和 飽和區(qū) 。 在開關(guān)過程中 ， 即在截止區(qū)和飽和區(qū)之間過渡時(shí) ， 要經(jīng)過放大區(qū) 。 加快開通過程的辦法 。 加快關(guān)斷速度的辦法 。 i b I b1 I b2 I cs i c 0 0 90% I b1 10% I b1 90% I cs 10% I cs t 0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t t t off t s t f t on t r t d GTR的開通和關(guān)斷過程電流波形 (2) 動(dòng)態(tài)特性 53 前已述及：電流放大倍數(shù) ?、 直流電流增益 hFE、 集射極間漏電流Iceo、 集射極間飽和壓降 Uces、 開通時(shí)間 ton和關(guān)斷時(shí)間 toff 1) 最高工作電壓 GTR上電壓超過規(guī)定值時(shí)會(huì)發(fā)生擊穿 。 BUcbo BUcex BUces BUcer Buceo。 3） GTR的主要參數(shù) 發(fā)射極開路時(shí) cb 反向擊穿電壓 基極開路時(shí) ce 反向擊穿電壓 發(fā)射結(jié)反偏時(shí) ce 反向擊穿電壓 be之間連接電阻 時(shí) ce擊穿電壓 be之間短路時(shí) ce擊穿電壓 54 實(shí)際使用時(shí)要留有裕量 ， 只能用到 IcM的一半或稍多一點(diǎn) 。 產(chǎn)品說明書中給 PcM時(shí)同時(shí)給出殼溫 TC， 間接表示了最高工作溫度 。 只要 Ic不超過限度 ， GTR一般不會(huì)損壞 ， 工作特性也不變 。