第2章_电力电子器件(2.3).ppt

IGBT的工作原理 ?MOSFET关断时，PNP管也关断，IGBT处于阻断状态 ?MOSFET导通时PNP管随之导通，IGBT处于导通状态。 通过控制MOSFET来控制PNP三极管，从而控制IGBT的开通与关断。 1）转移特性 指在一定C、E电压下，输出集电极电流iC与G、E间电压uGE之间的关系。 2. IGBT的基本特性 2）伏安特性 指以栅极电压uGE为参变量时，集电极电流iC与集射极电压iCE之间的关系。 UFBR 正向击穿电压 URM 反向击穿电压 3）动态特性 指IGBT开通和关断过程中集电极电流、集射极电压及动态损耗随时间变化的特性。 由于IGBT 中存在双 极型PNP 管，虽然 增大了耐 流能力，但 也引入了 少子存储 现象，因此 IGBT的开 关速度低于 MOSFET。 4) 擎住效应 .过大的ic 原因? .过快集射极 电压变化 .过高集射 极电压 电流过高，电压表变化率高，温升高都可能会产生。 3.IGBT的主要参数 ——正常工作温度下允许的最大功耗 。 3) 最大集电极功耗PCM ——包括额定直流电流IC和1ms脉宽最大电流ICP 。 2)? 最大集电极电流 ——由内部PNP晶体管的击穿电压确定。 1) 最大集射极间电压UCES 4.IGBT的主要特性 目前IGBT的最高栅极电压通常为20V，最高容许结温为150℃; IGBT的栅极驱动电压通常为12~15V. 目前商用IGBT的集电极电流最大可做到3600A,集射极电压可达到4500V以上,明显高于MOSFET。 中小容量IGBT的开关工作频率在20 kHz~40kHz,大容量IGBT通常在5kHz左右,高于BJT。 IGBT广泛用于中小功率，尤其在PWM控制的电力电子装置中占据重要地位。 2.4.4 集成门极换流晶闸管(IGCT) IGCT：Integrated Gate Commutated Thyristor GCT正向偏置时从门极注入电流可使其导通 从门极抽取足够多电流可使GCT关断 2.5 功率集成电路 功率集成电路（PIC：Power Integrated Circuit）是指将功率半导体器件和其驱动电路等组合在同一个芯片或是同一个封装中。 采用功率集成电路可以提高电路的功率密度，简化安装工艺，提高电力电子装置性能。 目前功率集成电路内部使用的功率器件通常为MOSFET或IGBT。 智能功率模块 (IPM) 用户专用智能功率模块（ASIPM) 简单PIC 2.5 功率集成电路 IPM?将电力电子器件与驱动电路、保护电路、检测电路等集成在一个芯片或模块内 ASIPM?按照用户提供的整机线路，把所有元器件以裸片(或半裸片)和芯片的形式集成到一个模块中 简单PIC ?指处理功率较小、包含控制电路等部分的功能较完整的一种功率集成电路 典型的IPM功能框图 变频器用IPM模块内常含有6个或7个IGBT 思考作业 晶闸管正常开通和关断条件各是什么？ GTO和普通晶闸管结构有什么不同？为什么GTO能够具有自关断能力？ 可关断晶闸管GTO 电力晶体管GTR 功率场效应管MOSFET 绝缘栅双极晶体管IGBT（MOSFET＋GTR） 集成门极换流晶闸管IGCT（MOSFET＋GTO） 2.4 典型全控型器件 全控型器件:利用控制信号可控制开通与关断的器件,通常也称为自关断器件。 电流控制型?电流控制型器件从控制极注入或抽取电流信号来控制器件的开通或关断.如可关断晶闸管（GTO）、集成门极换流晶闸管（IGCT）。 主要特点：控制功率较大、控制电路复杂、工作频率较低。 电压控制型?通过在控制极建立电场——提供电压信号实施器件的开通与关断控制.如功率场效应管（MOSFET）、绝缘栅双极晶体管（IGBT） 主要特点：控制功率小、控制电路简单、工作频率较高。 分类：电流控制型 电压控制型 2.4.1 门极可关断晶闸管 门极可关断晶闸管（GTO） 晶闸管的一种派生器件 可通过在门极施加负的脉冲电流使其关断 GTO的电压、电流容量较大，与普通晶闸管接近，耐压耐流可达6KV和6KA，因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用 1. GTO的结构和工作原理 结构： GTO的结构示意图、等效电路与电气符号 --GTO的开通原理和普通晶闸管相同 --GTO能关断的关键是：能从门极抽取电流改变二个晶体管的工作状态,GTO是从制造工艺上做到这点的。另外，GTO导通时饱和程度较浅。 GTO能从门极抽取电流使双晶体管进入放大状态 而关断 2.4.1可关断晶闸管 工作原理： 临界饱和设计：?1+?2=1是器件临界导通的条件。当?1+?21时，两个等效晶体管过饱和而使器件导通；当?1+?21时，不能维