电力电子技术32.pptx

8.4 电力晶体管;;开通过程 延迟时间和上升时间之和为开通时间 加快开通过程的办法：增大基极电流 关断过程 储存时间和下降时间之和为关断时间。 加快关断速度的办法：加负基极电流。; 前已述及：电流放大倍数?、直流电流增益hFE、集射极间漏电流Iceo、集射极间饱和压降Uces、开通时间ton和关断时间toff (此外还有)： （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。 BUcbo BUcex BUces BUcer Buceo。 实际使用时，最高工作电压要比BUceo低得多。;（2）集电极最大允许电流IcM 通常规定为hFE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。 产品说明书中给PcM时同时给出壳温TC，间接表示了最高工作温度 。;安全工作区（Safe Operating Area——SOA）由最高电压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。;电力MOSFET的结构和工作原理;截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。 P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。;0;工作在开关状态，即在截止区和非饱和区之间来回转换。 漏源极之间有寄生二极管，漏源极间加反向电压时器件导通。 通态电阻具有正温度系数，对器件并联时的均流有利。;a;MOSFET的开关速度和Cin充放电有很大关系。 可降低驱动电路内阻Rs减小时间常数，加快开关速度。 不存在少子储存效应，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MOSFET的主要参数 ;绝缘栅双极晶体管(IGBT)，是GTR和MOSFET两类器件取长补短结合而成的复合器件—Bi-MOS器件。 1986年投入市场，是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。;;驱动原理与电力MOSFET基本相同，场控器件，通断由栅射极电压uGE决定。 导通：uGE大于开启电压UGE(th)时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。 通态压降：电导调制效应使电阻RN减小，使通态压降减小。 关断：栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。;a;;;——正常工作温度下允许的最大功耗 。;——最大集电极电流、最大集射极间电压和最大集电极功耗确定。;IGBT的特性和参数特点可以总结如下：;。;20世纪80年代中后期开始，新型电力电子器件不断涌现的同时，出现模块化趋势，将多个器件封装在一个模块中，称为功率模块。 优点是可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性。 对工作频率高的电路，可大大减小线路电感，从而简化对保护和缓冲电路的要求。 目前的趋势是将器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上，称为功率集成电路（Power Integrated Circuit——PIC）。;高压集成电路（High Voltage IC——HVIC）一般指横向高压器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。 智能功率集成电路（Smart Power IC——SPIC）一般指纵向功率器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。 智能功率模块（Intelligent Power Module——IPM）则专指IGBT及其辅助器件与其保护和驱动电路的单片集成，也称智能IGBT。;功率集成电路的主要技术难点：高低压电路之间的绝缘问题以及温升和散热的处理。 以前功率集成电路的开发和研究主要在中小功率应用场合。 智能功率模块在一定程度上回避了上述两个难点,最近几年获得了迅速发展。 功率集成电路实现了电能和信息的集成，成为机电一体化的理想接口。;本章总结 ;电力电子器件分类“树”;电力电子器件分类之二 （驱动控制的情况） 电压驱动型：单极型器件和复合型器件特点：输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高。 电流驱动型：双极型器件特点：具有电导调制效应，因而通态压降低，导通损耗小，但工作频率较低，所需驱动功率大,驱动电路较复杂。;IGBT为主体，第四代产品，制造水平2.5kV / 1.8kA，兆瓦以下首选。仍在不断发展，试图在兆瓦以上取代GTO。 GTO：兆瓦以上首选，制造水平6kV / 6kA。 光控晶闸管：功率更大场合，8kV / 3.5k