现代电力电子技术林渭勋第1章节上章节.ppt

1.3.5　开关过程 图1-22　电路条件对器件栅荷特性的影响 4.栅极电荷特性 1.3.6　栅极驱动电路 图1-23　器件栅极驱动电路的基本结构a)双电源型　b)输出隔离型　c)输入隔离型 1.3.6　栅极驱动电路 图1-24　栅极驱动电路输出方式示例a)直耦式　b)磁耦式 1.3.6　栅极驱动电路 图1-26　集成驱动芯片IR2235结构图1—功放级　2—欠电压封锁电路　3—电平转换电路4—信号形成电路　5—欠电压检测　6—过电流比较器7—故障处理逻辑　8—电流放大器 1.3.6　栅极驱动电路 图1-27　磁耦式驱动电路a)基本电路　b)改进电路CA—鉴幅器　OC—过电流保护电路　UR—内部电源REC—整流器　LV—欠电压封锁电路　T—单稳态触发器 1.3.6　栅极驱动电路 图1-28　电路条件对器件导通压降的影响 1.3.6　栅极驱动电路 图1-29　具有过电流保护功能的驱动电路 1.3.6　栅极驱动电路 图1-30　具有电流自检功能的功率MOSFET 1.3.6　栅极驱动电路 表1-5　IRFP450LC的最大额定值 表1-5　IRFP450LC的最大额定值 表1-5　IRFP450LC的最大额定值 表1-5　IRFP450LC的最大额定值 表1-5　IRFP450LC的最大额定值 表1-5　IRFP450LC的最大额定值 表1-5　IRFP450LC的最大额定值 表1-5　IRFP450LC的最大额定值 表1-5　IRFP450LC的最大额定值 1.3.6　栅极驱动电路 表1-6　IRFP450LC的静态电气特性参数 表1-6　IRFP450LC的静态电气特性参数 表1-7　IRFP450LC的动态电气特性参数 表1-7　IRFP450LC的动态电气特性参数 表1-8　IRFP450LC体二极管的特性参数 表1-8　IRFP450LC体二极管的特性参数 1.3.6　栅极驱动电路 表1-9　IRFPS37N50A的最大额定值 表1-9　IRFPS37N50A的最大额定值 1.3.6　栅极驱动电路 表1-10　IRFPS37N50A的静态电气特性参数 表1-10　IRFPS37N50A的静态电气特性参数 1.4　绝缘栅晶体管(IGBT) 1.4.1　IGBT的结构和工作原理1.4.2　特性和工艺 1.4.3　开关过程分析1.4.4　缓冲电路 1.4.1　IGBT的结构和工作原理 1.分类 图1-31是N沟道PT型IGBT单胞结构示意图，和图1-6a比较可见，IGBT比MOSFET多了一个P+层，从而多了一个大面积的P+N结J1，这样整个单胞成为四层结构并存在J1、J2和J3三个PN结。但由图可见，两者的上半部分基本上是相同的，因此和MOSFET一样，凡电子从发射极流出的称N沟道型，而空穴从发射极流出的则称为P沟道型(IGBT的外部电极端子名称沿用GTR，内部结构名称则沿用MOSFET)，目前多数IGBT为N沟道型。 1.4.1　IGBT的结构和工作原理 图1-31　N沟道PT型IGBT单胞结构剖面示意图1—发射区　2—Si　3—栅区　4—沟道5—源区　6—沟道体区　7—漏区(漂移区)8—衬底(注入区)　9—缓冲区C—集电极　G—栅极　E—发射极 1.4.1　IGBT的结构和工作原理 2.工作原理：当IGBT端压u＜0时，由于J1结处于反偏，因而不管MOSFET的沟道体区中是否形成沟道，电流均不能在集电极至发射极间流过，也即，由于IGBT存在J1结而具有反向阻断能力，这种能力的高低则取决于J1结的雪崩击穿电压。3.等效电路 图1-32　IGBT的等效电路及其图形符号a)静态等效电路　b)简化等效电路c)、d)N沟道型的两种图形符号　e)、f)P沟道型的图形符号 1.4.2　特性和工艺 IGBT的电流容量 1)连续电流IC。IC是VG最大直流电流，对应于壳温T=25℃，若T＞25℃应减额使用，为简化计算，假定IC由直流功耗PC决定并可表为IC=Tjm-TcRonRT(1-76) 式中，T、Ron和RT的定义与功率MOSFET相同，即IC的减额因子为KIC，由式(1-76)有KIC=Tjm-25Tjm-TcTc≥25℃(1-77) 2)脉冲电流I。在热极限范围内，IGBT可在幅值高于IC的脉冲电流下工作，原因和MOSFET相仿，在脉冲开关状态下，IGBT容许脉冲功耗将高于直流功耗，因为器件结—壳间瞬态热阻ZT低于RT，一般有ICm≥2IC。 3)高频电流。在开关状态下，器件功能包括通导损耗PE和开关损耗P两部分 1.4.2　特性和工艺 图1-33　IGBT的电流频率特性①低速型　②高速型 1.4.2　特性和工艺 图1-34　IGBT的关系曲线 1.4.2　特性和工