电力电子技术基础-华南理工大学：2—器件.pptVIP

电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——MOSFET的输出特性 电力电子技术基础 饱和区 调阻区 雪崩击穿区 ★ 输出特性 截止区（对应于GTR的截止区） 饱和区（对应于GTR的放大区） 非饱和区（对应于GTR的饱和区） 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——MOSFET的动态特性 电力电子技术基础 t1—开通延时 t2—上升时间 t3—关断延时 t4—下降时间 ts—开通时间 （ n s 级） tc—关断时间 （n s 级） Rs、Cin决定 开关速度 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——MOSFET的开关速度 电力电子技术基础 MOSFET的开关速度和Cin充放电有很大关系 使用者无法降低Cin，但可降低驱动电路内阻Rs减小时间常数，加快开关速度 MOSFET只靠多子导电，不存在少子储存效应，因而关断过程非常迅速 开关时间在10~100ns之间，工作频率可达100kHz以上，是主要电力电子器件中最高的 场控器件，静态时几乎不需输入电流。但在开关过程中需对输入电容充放电，仍需一定的驱动功率。开关频率越高，所需要的驱动功率越大。 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——MOSFET的参数 电力电子技术基础 跨导Gfs、开启电压UT以及td(on)、tr、td(off)和tf之外还有 1)??漏极电压UDS 电力MOSFET电压定额 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 ? 厂家提供：漏源极短路时的输入电容Ciss、共 源极输出电容Coss和反向转移电容Crss 电力电子技术 第一部分 绪论 ——MOSFET的特点 电力电子技术基础 ★ 电压控制，输入阻抗高。 ★ 单极型，温—流负反馈， 温度稳定性高，无二次击穿。 ☆ 横向导电，电流小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置 。 K为器件的几何常数，N=2.5~2.7 ?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 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——MOSFET的并联运行 电力电子技术基础 Ron具有正温度系数，具有电流自动均衡的能力，容易并联 注意选用Ron、UT、Gfs和Ciss尽量相近的器件并联 电路走线和布局应尽量对称 可在源极电路中串入小电感,起到均流电抗器的作用 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——MOSFET注意的问题 在各种参数允许的范围内使用 注意对栅极的保护 END! Fundamentals of Power Electronics Technology 电力电子技术基础 South China University of Technology 第二部分 电力电子器件 6 电力电子技术基础 第二部分 电力电子器件 ——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，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、电力晶体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管 1.3 可关断晶闸管（GTO） 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——GTO的特点 电力电子技术基础 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 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——GTO的结构和工作原理 电力电子技术基础 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：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元的阴极和门极则在器件内部并联在一起 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——GTO的结构和工作原理 电力电子技术基础 与普通晶闸管一样，可以用右图所示的双晶体管模型来分析 ?1+?2=1是器件临界导通的条件。当?1+?21时，两个等效晶体管过饱和而使器件导通；当?1+?21时，不能维持饱和导通而关断