半控型器件.docx

◆一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志。■电力电子器件实际应用：由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。半控型器件 器件的关断由其在主电路中承受的电压和电流决定 主要是指晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件。全控型器件 通过控制信号既可以控制其导通、关断。 目前最常用的是 IGBT和Power MOSFET。 不可控器件 电力二极管（Power Diode） 不能用控制信号来控制其通断。■按照驱动信号的性质 ◆电流驱动型 ?从控制端注入或者抽出电流来实现器件导通、关断。 ◆电压驱动型 ?在控制端和公共端之间施加一定的电压信号实现器 件导通或者关断的控制。■按照驱动信号的波形（电力二极管除外 ） ◆脉冲触发型 ?在控制端施加一个电压或电流的脉冲信号来实现器件的开通或者关断的控制。 ◆电平控制型 ?通过持续在控制端施加一定电平的电压或电流信号使器件开通并维持导通状态或者关断并维持阻断状态。■按照载流子参与导电的情况 ◆单极型器件 ?由一种载流子参与导电。 ◆双极型器件 ?由电子和空穴两种载流子参与导电。 ◆复合型器件 ?由单极型器件和双极型器件集成混合而成，也称混合型器件。 ■电力二极管静态特性 ◆主要是指其伏安特性 ◆正向电压大到一定值（门槛电压UTO ），正向电流才开始明显增加，处于稳定导通状态。 与IF对应的电力二极管两端的电压即为其正向电压降UF。 ◆承受反向电压时，只有少子 引起的微小而数值恒定的反向漏电流。■晶闸管的结构 ◆从外形上来看，晶闸管也主要有螺栓型和平板型两种封装结构 。 ◆引出阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端。 ◆内部是PNPN四层半导体结构。除门极触发外其他几种可能导通的情况 ◆阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应 ◆阳极电压上升率du/dt过高 ◆结温较高◆光触发静态特性 ◆正常工作时的特性 ?当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通 。 ?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 。 ?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 。 ?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。 晶闸管的伏安特性 ?正向特性 √当IG=0时，在器件两端施加正向电压，则晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过。 √如果正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通 。 √随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低，晶闸管本身的压降很小，在1V左右。 √如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态，IH称为维持电流。 正向转折电压Ubo正向导通雪崩击穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM+?反向特性 √其伏安特性类似二极管的反向特性。 √晶闸管处于反向阻断状态时，只有极小的反向漏电流通过。 正向转折电压Ubo正向导通雪崩击穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM+ √当反向电压超过一定限度，到反向击穿电压后，外电路如无限制措施，则反向漏电流急剧增大，导致晶闸管发热损坏。 ◆维持电流IH ?维持电流是指使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安。 ?结温越高，则IH越小。 ◆擎住电流 IL ?擎住电流是晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。 ?约为IH的2~4倍 ◆产生逆变的条件 ?要有直流电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压。 ?要求晶闸管的控制角??/2，使Ud为负值。 ?两者必须同时具备才能实现有源逆变。◆半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压ud不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变，欲实现有源逆变，只能采用全控电路。◆按驱动类型 ?电压驱动型器件 √单极型器件和复合型器件：输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高。 ?电流驱动型器件 √双极型器件：具有电导调制效应，因而通态压降低，导通损耗小，但工作频率较低，所需驱动功率大，驱动电路也比较复杂。 ◆按控制信号的波形 ?电平控制型器件 √电压驱动型器件和部分电流驱动型器件（如GTR） ?脉冲触发型器件 √部分电流驱动型器件（如晶闸管和GTO） 单相半波可控整流电路基本数量关系 ??：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度称为触发延迟角，也称触发角或控制角。 ??：晶