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《电气工程概论》第二章电力电子技术(第1节)课堂笔记及练
习题
主题：第二章电力电子技术(第1节)
学习时间：2015年11月23日--11月29日
内容：
我们这周主要学习电力电子技术第1节中的晶闸管的驱动、功率场效应管、
绝缘栅型双极性晶体管、功率半导体器件的保护，通过学习我们要了解掌握晶闸
管的驱动，掌握功率场效应管的结构、工作原理、特性、主要参数、安全工作区，
掌握绝缘栅型双极性晶体管的结构、工作原理、特性、擎住效应和安全工作区，
掌握功率半导体器件的过压、过流保护。
第一节功率半导体器件
2.1.6晶闸管的驱动
1.晶闸管触发电路的基本要求：
1）触发脉冲信号应有一定的功率和宽度。
2）为使并联晶闸管元件能同时导通,触发电路应能产生强触发脉冲。
3）触发脉冲的同步及移相范围。
4）隔离输出方式及抗干扰能力。
2．常见的触发电路
图3-12为常见的触发电路。它由2个晶体管构成放大环节、脉冲变压器以
及附属电路构成脉冲输出环节组成。当2个晶体管导通时，脉冲变压器副边向晶
闸管的门极和阴极之间输出脉冲。脉冲变压器实现了触发电路和主电路之间的电
气隔离。脉冲变压器原边并接的电阻和二极管是为了脉冲变压器释放能量而设
的。
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2.1.7功率场效应晶体管
功率场效应晶体管是一种单极型电压控制半导体元件，其特点是控制极静态
内阻极高、驱动功率小、开关速度快、无二次击穿、安全工作区宽，开关频率可
高达500kHZ，特别适合高频化的电力电子装置。但由于电流容量小、耐压低，
一般只适用小功率的电力电子装置。
1.结构与工作原理
（1）结构
功率场效应晶体管按导电沟道可分为P沟道和N沟道；根据栅源极电压与导
电沟道出现的关系可分为耗尽型和增强型。功率场效应晶体管一般为N沟道增强
型。从结构上看，功率场效应晶体管与小功率的MOS管有比较大的差别。图3-13
给出了具有垂直导电双扩散MOS结构的VD-MOSFET单元的结构图及电路符号。
（2）工作原理
如图3-13所示，功率场效应晶体管的三个极分别为栅极G、漏极D和源极
S。当漏极接正电源，源极接负电源，栅源极间的电压为零时，P基区与N区之
间的PN结反偏，漏源极之间无电流通过。如在栅源极间加一正电压U，则栅
GS
极上的正电压将其下面的P基区中的空穴推开，电子被吸引到栅极下的P基区的
表面，当U大于开启电压UT时，栅极下P基区表面的电子浓度将超过空穴浓
GS
度，从而使P型半导体反型成N型半导体，成为反型层。由反型层构成的N沟道
U
使PN结消失，漏极和源极间开始导电。越大，功率场效应晶体管导电能力
GS
越强，I也就越大。
D
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2.工作特性
（1）静态特性
1）漏极伏安特性。漏极伏安特性也称输出特性，如图3-14(a)所示，可以
UI
分为三个区，分别是可调电阻区I（随着的增大，呈线性增长），饱和区
DSD
UIUI
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