晶闸管特性、作用.ppt

第一章 电力电子器件 1.1 不可控器件—电力二极管 1.2 晶闸管的可控单向导电性 1.3 晶闸管的工作原理与特性 1.4 晶闸管的主要特性参数 1.5 晶闸管的派生器件 1.6 典型全控型器件 1.7 电力电子器件的驱动 1.8 电力电子器件的保护 1.9 电力电子器件器件的串联和并联使用 反向特性类似二极管的反向特性。 反向阻断状态时，只有极小的反相漏电流流过。 当反向电压达到反向击穿电压后，可能导致晶闸管发热损坏。 (1) 开通过程 延迟时间td (0.5-1.5?s) 上升时间tr (0.5-3?s) 开通时间tgt以上两者之 和，tgt=td+ tr 断态重复峰值电压UDRM ——在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。 反向重复峰值电压URRM ——在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。 通态（峰值）电压UT ——晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。 通态平均电流 IT(AV） ——在环境温度为40?C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。 ——使用时应按有效值相等的原则来选取晶闸管。 维持电流 IH ——使晶闸管维持导通所必需的最小电流。 擎住电流 IL ——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。对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的2-4倍。 浪涌电流ITSM ——指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流 。 除开通时间tgt和关断时间tq外，还有： 断态电压临界上升率du/dt ——指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率。 ——电压上升率过大，使充电电流足够大，就会使晶闸管误导通 。 通态电流临界上升率di/dt ——指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。 ——如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。 1.5 晶闸管的派生器件 有快速晶闸管和高频晶闸管。 开关时间以及du/dt和di/dt耐量都有明显改善。 普通晶闸管关断时间数百微秒，快速晶闸管数十微秒，高频晶闸管10?s左右。 高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高。 由于工作频率较高，不能忽略其开关损耗的发热效应。 2）双向晶闸管（Triode AC Switch——TRIAC或Bidirectional triode thyristor） 3)逆导晶闸管（Reverse Conducting Thyristor——RCT） 4)光控晶闸管（Light Triggered Thyristor——LTT） 1.6 典型全控型器件 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，电力电子技术进入了一个崭新时代。 典型代表——门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管。 常用的典型全控型器件 1.6.1 门极可关断晶闸管 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。 ①结构： 与普通晶闸管的相同点： PNPN四层半导体结构，外部引出阳极、阴极和门极。 和普通晶闸管的不同点：GTO是一种多元的功率集成器件。内部包含数十个甚至数百个共阳极的小GTO元，这些GTO元的阴极和门极在器件内部并联在一起 ②工作原理： 与普通晶闸管一样，可以用下图所示的双晶体管模型来分析。 GTO能够通过门极关断的原因是其与普通晶闸管有如下区别： 导通过程与普通晶闸管一样，只是导通时饱和程度较浅 ?关断过程：强烈正反馈——门极加负脉冲即从门极抽出电流，则Ib2减小，使IK和Ic2减小，Ic2的减小又使IA和Ic1减小，又进一步减小V2的基极电流。 当IA和IK的减小使?1+?21时，器件退出饱和而关断 ③由上述分析我们可以得到以下结论： 开通过程：与普通晶闸管相同 关断过程：与普通晶闸管有所不同 储存时间 ，使等效晶体退出饱和 。 下降时间 ， 尾部时间 —残存载流子复 合。 ⑶ GTO的主要参数 ③最大可关断阳极电流 1.6.2 电力晶体管 电力晶体管（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。 应用: 20世纪80