第八章电力电子学-晶闸管及其基本电路选编.ppt

第八章 电力电子学－晶闸管及其基本电路;第八章 电力电子学－晶闸管及其基本电路系统;第八章 电力电子学－晶闸管及其基本电路系统;第八章 电力电子学－晶闸管及其基本电路系统;第八章 电力电子学－晶闸管及其基本电路系统;电力电子器件的分类;晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifier——SCR） 1956年美国贝尔实验室（Bell Lab）发明了晶闸管 1957年美国通用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品 1958年商业化 开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代 能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位 晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型——普通晶闸管广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件 ; ;缺点： ;其中：A—阳极，K—阴极，G—控制极。;螺栓型晶闸管外观;螺栓型晶闸管外观;平板型晶闸管外观;平板型晶闸管外观;;晶闸管的工作原理; 综上所述可得出以下结论： ;晶闸管的伏安特性 ;正向( uAK 0 );晶闸管的主要参数 ; 3. 额定通态平均电流（额定电流）IT ;其他半控功率器件--双向晶闸管;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 正反两方向均可触发导通，所以双向晶闸管在第Ｉ和第III象限有对称的伏安特性 与一对反并联晶闸管相比是经济的，且控制电路简单，在交流调压电路、固态继电器（Solid State Relay——SSR）和交流电机调速等领域应用较多 通常用在交流电路中，因此不用平均值而用有效值来表示其额定电流值。 ;门极可关断晶闸管——在晶闸管问世后不久出现 20世纪80年代以来，信息电子技术与电力电子技术在各自发展的基础上相结合——高频化、全控型、采用集成电路制造工艺的电力电子器件，从而将电力电子技术又带入了一个崭新时代 典型代表——门极可关断晶闸管、功率晶体管、功率场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管 ;门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor —GTO） 晶闸管的一种派生器件 可以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，因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用 ;术语用法： 功率晶体管（Giant Transistor——GTR，直译为巨型晶体管） 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 在电力电子技术的范围内，GTR与BJT这两个名称等效 ??应用 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 ;GTR的结构和工作原理 与普通的双极结型晶体管基本原理是一样的 主要特性是耐压高、电流大、开关特性好 通常采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构 采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成 ;也分为结型和绝缘栅型（类似小功率Field Effect Transistor——FET） 但通常主要指绝缘栅型中的MOS型（Metal Oxide Semiconductor FET） 简称功率MOSFET（Power MOSFET） 结型功率场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Induction Transistor——SIT） ?特点——用栅极电压来控制漏极电流 驱动电路简单，需要的驱动功率小 开关速度快，工作频率高 热稳定性优于GTR 电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置 ;?? GTR和GTO的特点——双极型，电流驱动，有电导调制效应，通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂 ???? MOSFET的优点——单极型，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 两类器件取长补短结合而成的复合器件—Bi-MOS器件 ;???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功率模块外观;IGBT功率模块外观（侧面）;20世纪80年代中后期开始，模块化趋势，将多个器件封装在一个模块中，称为功率模块 可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性