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2.4 功率晶体管 常用的典型全控型器件 2.4.1 电力晶体管 2.4.2 电力场效应晶体管 2.4.3 绝缘栅双极晶体管 2.5 器件的应用问题 本章总结 哈尔滨工业大学电气工程系 文件: 电力电子技术04.* 电力电子技术 电力电子器件概述(2) (1) 普通晶闸管（SCR) 也称相控晶闸管，常用于工频相控整流 功率等级高，通态压降低（典型值：5000V，4000A，通态压降2V） (2) 快速晶闸管（Fast Switching Thyristor—— FST) 包括快速晶闸管和高频晶闸管。 开关时间以及du/dt和di/dt耐量都有明显改善。（普通晶闸管关断时间数百微秒，快速晶闸管数十微秒，高频晶闸管10?s左右。） 常用于中高频（400Hz和10KHz以上）的斩波或逆变电路中。不足在于其电压和电流定额都不易做高。（典型值：2500V，1500A） 晶闸管的种类 (3) 双向晶闸管（Triode AC Switch——TRIAC或Bidirectional triode thyristor） 双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏安特性 a) b) I O U I G = 0 G T 1 T 2 可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。 有两个主电极T1和T2，一个门极G。 在第Ｉ和第III象限有对称的伏安特性。 不用平均值而用有效值来表示其额定电流值。 常用于交流电力控制电路中 (4) 逆导晶闸管（Reverse Conducting Thyristor——RCT） a) K G A b) U O I I G = 0 逆导晶闸管的电气图形符号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏安特性 将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。 具有正向压降小、关断时间短等优点。 可用于不需要阻断反向电压的电路中 (5)光控晶闸管（Light Triggered Thyristor——LTT） A G K a) AK 光强度 强 弱 b) O U I A 光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏安特性 又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。 光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，且可避免电磁干扰的影响。 常应用在高压大功率的场合。 与晶闸管相似，GTO在承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下才能开通，导通后可自锁保持而不需要门极电流 。 门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor—GTO） 2.3.2 门极可关断晶闸管 A－阳极 K－阴极 G－门极 晶闸管的一种派生器件，在晶闸管问世后不久出现。 可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断。（全控型器件） GTO的通态压降（2～3V）比晶闸管略高。 GTO开关速度为几微妙到几十微妙，开关频率在数百Hz到10KHz间。 GTO的电压、电流容量较大，与普通晶闸管接近（可达数KV,和数KA），因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用。 器件说明书 与晶闸管不同，GTO关断时，可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断。关断时所需负的门极脉冲电流幅值很高，常达到被关断的阳极电流的1/3。 包括：电力晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管。都属于全控型器件。 电力MOSFET IGBT单管及模块 电力晶体管（Giant Transistor——GTR，直译为巨型晶体管） 。 是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor——BJT），英文有时候也称为Power BJT。 20世纪80年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸管，但目前又大多被IGBT和电力MOSFET取代。 过渡产品 是晶体管类电力电子器件的基础 开通时，基极电流应足够大， , 使器件进入饱和导通状态。 电流控制型器件，必须持续施加基极电流以维持导通。 导通压降较小（1－2V），通态损耗小。 C－集电极 E－发射极 B－基极 BJT在关断时有明显的存储时间，典型的开关时间在几百ns到几μs之间。 功率等级可达到：1400V，数百A 。 大功率GTR的直流电流增益hFE比小功率的晶体管小得多，通常为5-10左右，经常采用达林顿接法来增大电流增益。 分为结型和绝缘栅型 通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET） 简称电力MOSFET（Power MOSFET） 结型电力场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT） 电力场效应晶体管 开通时，VGSVGS(th)（开启电压），使器件进入饱和导通状态。 电