电力电子资料第4章.pptVIP

第四章 全控型电力电子器件;电力电子器件概述;二、基本特性 （1）电力电子器件一般都工作在开关状态。 （2）电力电子器件的开关状态由外电路（驱动电路）来控制。 （3）在工作中器件的功率损耗（通态、断态、开关损耗）很大。为保证不至因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏，在其工作时一般都要安装散热器。 ;三、电力电子器件的分类 （一）按器件的开关控制特性分 1.不可控器件：器件本身没有导通、关断控制功能，而需要根据电路条件决定其导通、关断状态的器件称为不可控器件。 如：电力二极管（Power Diode）； 2.半控型器件：通过控制信号只能控制其导通，不能控制其关断的电力电子器件称为半控型器件。 如：晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件； 3.全控型器件：通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断的器件，称为全控型器件。 如：门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor ）、 功率场效应管（Power MOSFET） 绝缘栅双极型晶体管（Insulated-Gate Bipolar Transistor）等。 ;（二）按控制信号的性质不同分 ;（三）根据内部载流子参与导电的种类分 1.单极型：器件内只有一种载流子参与导电。 如：功率MOSFET（功率场效应晶体管） SIT（静电感应晶体管） 2.双极型：器件内电子与空穴都参与导电。 如：GTR（电力晶体管） GTO（可关断晶闸管） SITH（静电感应晶闸管） 3.复合型：由双极型器件与单极型器件复合而成 如：IGBT（绝缘栅双极晶体管） MCT（MOS控制晶闸管）;附表: 主要电力半导体器件 的特性及其应用领域 ;第一节 电力晶体管（GTR）;一、GTR的结构及工作原理 ;二、GTR的特性与主要参数 (一) GTR共射电路输出特性;(二) GTR的开关特性;(三) GTR的二次击穿和安全工作区 ; 正偏安全工作区又叫开通安全工作区，它是基极正向偏置条件下由GTR的最大允许集电极电流ICM、最大允许集电极电压BUCEO、最大允许集电极功耗PCM以及二次击穿功率PSB四条限制线所围成的区域。;第二节 可关断晶闸管（GTO）;二、可关断晶闸管的工作原理 1）GTO的导通机理与SCR是相同的。GTO一旦导通之后，门极信号是可以撤除的, 但在制作时采用特殊的工艺使管子导通后处于临界饱和，而不象普通晶闸管那样处于深饱和状态，这样可以用门极负脉冲电流破坏临界饱和状态使其关断。 2）在关断机理上与SCR是不同的。门极加负脉冲即从门极抽出电流(即抽取饱和导通时储存的大量载流子)，强烈正反馈使器件退出饱和而关断。 ;2）使用时必须注意 ：;第三节 功率场效应晶体管（Power MOSFET）; 1）截止区：当UGS＜UT(开启电压UT的典型值为2-4V)时； 2）线性(导通)区：当UGS＞UT且漏极电压UDS很小时，ID和UGS几乎成 线性关系。又叫欧姆工作区； 3）饱和区(又叫有源区):在UGS＞UT时，且随着UDS的增大，ID几乎不变; 4）雪崩区：当UGS＞UT，且UDS 增大到一定值时；;第四节 绝缘栅双极晶体管（IGBT）;一、绝缘栅双极型晶体管及其工作原理 ; IGBT也属场控器件，其驱动原 理与电力MOSFET基本相同，是一 种由栅极电压UGE控制集电极电流 的栅控自关断器件。 导通：UGE大于开启电压UGE(th)时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流IGBT导通。 导通压降：电导调制效应使电阻RN减小，使通态压降小。 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。;二、IGBT的特性 ;第五节 驱动电路;一、MOSFET驱动电路;;;;;;二、IGBT驱动电路;;;;;第六节 缓冲电路 ; GTR开通过程：一方面ＣS经ＲS、ＬS和GTR回路放电减小了GTR承受较大的电流上率di/dt，另一方面负载电流经电感ＬS后受到了缓冲，也就避免了开通过程中GTR同时承受大电流和高电压的情形。;第七节 双向晶闸管; 双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加 正负信号都能触发，因此有四种触发方式。 （1）I+触发方式 阳极电压为第一阳极T1 为正，第二阳极T2为负；门极电压G为正，T2 为负，特性曲线在第一象限，为正触发。 （2）I-触发方式 阳极电压为第一阳极T1为正， 第二阳极T2为负；门极电压G为负，T