电力电子技术基础3—器件讲述.ppt

? 驱动原理与电力MOSFET基本相同，场控器件，通断由栅射极电压uGE决定。 导通：uGE使MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。 关断：栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。 SITH是两种载流子导电的双极型器件。 电流容量大，开关频率高，正向压降低，功率损耗小。 其很多特性与GTO类似，但开关速度比GTO高得多，是大容量的快速器件。 ———功率集成电路 将器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上，称为功率集成电路（Power Integrated Circuit——PIC）。 高压集成电路（High Voltage IC——HVIC）一般指高耐压器件与控制电路的单片集成。 智能功率集成电路（Smart Power IC——SPIC）一般指功率器件与控制、保护、检测电路等的集成。 * Fundamentals of Power Electronics Technology 电力电子技术基础 第二部分 电力电子器件 6 1.6 绝缘栅双极型晶体管 ——IGBT的产生思路 电力电子技术基础 ?? GTR的特点——电流驱动，电流容量大；开关速度较低，所需驱 动功率大，驱动电路复杂。 ???? MOSFET的优点——电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单；容量小。 两类器件取长补短结合而成的复合器件—绝缘栅双极晶体管 ——IGBT的概况 电力电子技术基础 ???绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor— —IGBT或IGT） ?GTR和MOSFET复合，结合二者的优点， 具有好的特性 ?1986年投入市场后，取代了GTR和一部分MOSFET的市场,中小功率电力电子设备的主导器件 ?继续提高电压和电流容量，以期再取代GTO的地位 ——IGBT的结构和工作原理 电力电子技术基础 IGBT是GTR与MOSFET组成的达林顿结构，一个由 MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。 IGBT的原理 ————IGBT的静态特性 O 有源区 正向阻断区 饱 和 区 反向阻断区 I C U GE(th) U GE O I C U RM U FM U CE U GE(th) U GE 增加 图1-29 IGBT的转移特性和输出特性 a) 转移特性 b) 输出特性 a) b) ——IGBT的开关特性 tf1——描述IGBT器件内部的MOSFET管的关断过程，即 MOSFET管的电流下降时间。 tf2——描述IGBT内部的GTR管的关断过程，即GTR管的电流下降时间。 ——IGBT的主要参数 电力电子技术基础 1) 最大集射极间电压UCEM由内部PNP晶体管的击穿电压确定 2)? 最大集电极电流ICEM 集电极允许承受的最大电流 3)最大集电极功耗PCM 正常工作温度下允许的最大功耗 1.7 其他新型电力电子器件 1、传输时间短，工作频率高，频带宽，开关速度快。 2、电流容量大，易得到高的耐压，功率容量更大。 ———静电感应晶体管SIT的优点 电力电子技术基础 D S G D S G D S G D S G N—SIT P—SIT SIT是电压控制器件，而且是门极为零时，它处于导通状态，因此SIT是常开型器件。在门源极加负电压，可关断它。 ———静电感应晶体管SIT 电力电子技术基础 1、SIT的特点是频率覆盖范围宽、功率覆盖范围大，广泛应用于高保真度的音响设备、电源、电机控制、通信机、电视差转机以及雷达、导航和各种电子仪器中。 2、我国SIT类器件已有一定基础，已研究开发二十余种SIT类器件，但功率较大的SIT仍在开发中。 3、产品的发展趋势是模块化、大功率化。 ———静电感应晶体管SIT的应用 电力电子技术基础 SITH（Static Induction Thyristor）——场控晶闸管（Field Controlled Thyristor—FCT） ———静电感应晶闸管SITH的优点 ———MOS控制晶闸管MCT 电力电子技术基础 ? MCT是一种新型MOS/双极复合器件。它是在普通晶闸管中用集成电路工艺制作大量的MOS开关，通过MOS开关的通断来控制晶闸管的开启和关断。所以，MCT既有晶闸管良好的阻断和通态特性，又具有MOS场效应管输入阻抗高，驱动功率低和开关速度快的优点，同时克服了晶闸管速度慢，不能自关断和高压MOS场效应管导通压降大的缺点。 ———MOS控制晶闸管MCT 电力电子技术基础 MCT结合了二者的优点： 承受极高di/dt和du