电力电子整理考试专用.pdf

1. 1. 11..电导调制效应——当PN结上流过的正向电流较小时，二极管的电阻主要是作为基片的低掺杂N区的欧姆 电阻，其阻值较高，且为常量，因而管压降随正向电流的上升而增加；当PN 结上流过的正向电流较大时，注入 并积累在低掺杂N 区的少子空穴浓度将很大，为了维持半导体的电中性条件，其多子浓度（即电子浓度）也相 应大幅度增加，使得其电阻率明显下降，也就是电导率大大增加。 电导调制效应使得PN 结在正向电流较大时压降仍然很低，维持在1v左右，所以正向偏置的PN结表现为低阻态。 即流过二极管的电流增大时，其内阻由于电导调制效应，反而减小，从而维持端电压基本不变。 （反向偏置时，PN结呈现高阻态，几乎无电流流过，称为截止状态。） SCRGTR IGBT SCRGTR IGBT SSCCRRGGTTRR IIGGBBTT 有电导调制效应。 2. SCR 2. SCR 22..晶闸管（SSCCRR）的静态特性 晶闸管正常工作时的特性如下： 1）当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有出发电流，晶闸管都不会导通； 2）当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通； 3）晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否还存在，晶闸管都保持导通； 4 4 44）若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数 值以下。 晶闸管的两种特性： a. a. aa..单向导电性：使电路输出不再具有交变性质。 b. b. bb..可控性：使电路输出功率可依从给定信号变化；当给定信号保持一定时，能在外 扰的作用下，维持输出量不变。 3.IGBT GTR SCR MOSFET 3.IGBT GTR SCR MOSFET 33..IIGGBBTT、GGTTRR、SSCCRR、MMOOSSFFEETT器件各自优缺点。速度，全控，半控，电流，电 压，载流子，分析比较。 SCR : SCR : SSCCRR（晶闸管）::半控型，优点：脉冲触发，驱动功率小，电压，电流等级大，，价格低； 缺点：开关损耗大，工作频率低，关断复杂； GTR GTR GGTTRR（电力晶体管）：全控型，优点：耐高压，电流大，开关特性好，通流能力强，饱和压降低； 缺点：开关 速度低，为电流驱动，所需驱动功率大，驱动电路复杂，存在二次击穿问题 IGBT IGBT IIGGBBTT（绝缘栅双极晶体管）：全控型，优点：开关速度快，开关损耗小，具有耐脉冲电流冲击的能力，输入阻抗 高，为电压驱动，驱动功率小； 缺点：是导通电压降稍大，电流、电压容量不大； MOSFET: MOSFET: 电力MMOOSSFFEETT::全控型，优点：（用栅极电压来控制漏极电流），驱动电路简单，需要的驱动功率小。开关速度快， 工作频率高，热稳定性好。不存在二次击穿问题。 缺点：电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过 10kW的电力电子装置 。 GTO GTO GGTTOO（门极可关断晶闸管）：全控型，优点：电压，电流容量大，适用于大功率场合，其通流能力很强； 缺点： 电流关断增益很小，关断时门极负脉冲电流大，开关速度低。驱动功率大，驱动电路复杂，开关频率低。 4. IF(AV) 4. IF(AV) 44.. 正向平均电流IIFF((AAVV))，电流有效值，平均值，波形系数的计算 定义：指电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度（简称壳温，用TC表示）和散热条件下，其允许流过 的最大工频正弦半波电流的平均值。 正向平均电流是按照电流的发热效应来定义，因此使用时应按有效值相等的原则来选取电流定额，并应留有一定 的裕量。 5.GTR 5.GTR 55..GGTTRR的驱动电路分析 GTR是电流驱动型器件， 导通GTR的基极驱动电流应使其处于准 i 饱和导通状态（即临界饱和状态），使之不进入放大区或深饱和区。 b 关断GTR 时，施加一定的负基极电流有利于减小关断时间 和关断损耗，关断后同样应在基射极之间加一个负偏压（6V左右） 理想的GTR 基极驱动电流波形如右所示。 O t