电力电子第1、2章.ppt

3) 最大可关断阳极电流IATO 电流关断增益?off ——GTO额定电流。 ——最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最大值IGM之比称为电流关断增益。 ?off一般很小，只有5左右，这是GTO的一个主要缺点。1000A的GTO关断时门极负脉冲电流峰值要200A 。 GM ATO off I I = β 术语用法： 电力晶体管（GTR，巨型晶体管） 耐高电压、大电流的双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor——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，耐压和耐流可达1.5KV,1KA, 可在10KHZ以内开关频率下工作。现商品化的GTR耐压、耐流不超过1200V，800A。 2.4.2 电力晶体管— 全控型、电流型、双极型器件 1. GTR的结构和工作原理 开通条件：Uce正偏，提供基极电流。 关断：I b小于等于零。 共发射极接法时的典型输出特性：截止区、放大区和饱和区。 2. GTR的基本特性 (1)? 静态特性 在电力电子电路中GTR工作在开关状态，即工作在截止区或饱和区 在开关过程中，即在截止区和饱和区之间过渡时，要经过放大区 3. GTR的主要参数 1)??最高工作电压 GTR上电压超过规定值时会发生击穿 击穿电压不仅和晶体管本身特性有关，还与外电路接法有关。 实际使用时，为确保安全，最高工作电压要比BUceo（基极开路时集电极和发射极间的击穿电压）低得多。 2)?集电极最大允许电流IcM 通常规定为hFE （直流电流放大系数） ≈β下降到规定值的1/2-1/3时所对应的Ic。实际使用时要留有裕量，只能用到IcM的一半或稍多一点 3) 集电极最大耗散功率PcM 最高工作温度下允许的耗散功率 4. GTR的二次击穿现象与安全工作区 一次击穿 集电极电压升高至击穿电压时，Ic迅速增大，出现雪崩击穿。 只要Ic不超过限度，GTR一般不会损坏，工作特性也不变。 二次击穿 一次击穿发生时Ic增大到某个临界点时会突然急剧上升，并伴随电压的陡然下降。 常常立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变 。 安全工作区（Safe Operating Area——SOA） 最高电压UceM、集电极最大电流IcM、最大耗散功率PcM、二次击穿临界线限定。 场效应管FET一般分为结型（JFET）和绝缘栅型（IGFET） 但通常主要指绝缘栅型中的MOS型简称电力MOSFET（Power MOSFET） 2.4.3 电力场效应晶体管— 全控型、电压型、单极型器件 ?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，最高耐压为：1000V，最高耐流 为200A，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置 ，但开关频率为所有电力电子器件中最高，可达500KHZ。 P 1. 电力MOSFET的结构和工作原理 D S G N N 开通条件：UGS0 关断条件：UGS≤0 N沟道MOSFET结构 S D G D G S N沟道 P沟道 2. 电力MOSFET的基本特性 a) 转移特性 b) 输出特性 （跨导）Gfs=dID/dU GS 3. 电力MOSFET的主要参数 ——电力MOSFET电压定额 1)??漏极电压UDS 2)?漏极直流电流ID和漏极脉冲电流幅值IDM ——电力MOSFET电流定额 3) 栅源电压UGS ——栅源之间的绝缘层很薄， ?UGS?20V将导致绝缘层击穿 。 4)?极间电容 ??? 极间电容CGS、CGD和CDS 这些电容都是非线性的 漏源间的耐压、漏极最大允许电流和最大耗散功率决定了电力MOSFET的安全工作区。 ?一般电力MOSFET不存在二次击穿问题，这是它的一大优点。 MOSFET的优点——单极型，电压驱动，开关速度最快，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。但耐压耐流均不高，只能用在10KW以下的场合。 GTR的特点——双极型，电流驱动，通流能力很强，耐压高，耐流大，可用在大功率场合。但开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。 ◆两类器件取长补短结合而成的复合器件—IGBT 1. IGBT的结构和工作原理 2.4.4 绝缘栅双极晶体管 开通条件：UGE0 关断条件：UGE≤0 2. IGBT的基本特性 a) 转移特性