1、會計學1第二章電力第二章電力(dinl)電子器件電子器件第一頁，共155頁。 圖電力電子器件的理想開關(kigun)模型l一、基本模型：第1頁/共155頁第二頁，共155頁。第2頁/共155頁第三頁，共155頁。等。等。第3頁/共155頁第四頁，共155頁。管、門極可管、門極可關斷晶閘管、關斷晶閘管、功率晶體管、功率晶體管、IGCTIGCT等；等；驅動它工作。驅動它工作。如：代表性器如：代表性器件件(qjin)(qjin)為為MOSFETMOSFET管和管和IGBTIGBT管。管。第4頁/共155頁第五頁，共155頁。器件種類開關功能器件特性概略應用領域電力二極管不可控5kV/3kA400Hz

2、各種整流裝置晶閘管可控導通6kV/6kA400Hz8kV/3.5kA光控SCR煉鋼廠、軋鋼機、直流輸電、電解用整流器可關斷晶閘管自關斷型6kV/6kA500Hz工業逆變器、電力機車用逆變器、無功補償器MOSFET600V/70A100kHz開關電源、小功率UPS、小功率逆變器IGBT1200V/1200A20kHz4.5kV/1.2kA2kHz各種整流/逆變器（UPS、變頻器、家電）、電力機車用逆變器、中壓變頻器第5頁/共155頁第六頁，共155頁。第6頁/共155頁第七頁，共155頁。第7頁/共155頁第八頁，共155頁。(zuyng), 有不可替代的地位。有不可替代的地位。第8頁/共155

3、頁第九頁，共155頁。圖電力二極管的外形、結構(jigu)和電氣圖形符 a）結構(jigu) b）外形 c）電氣圖形第9頁/共155頁第十頁，共155頁。-。-。-。-。-。-。-。-。-。-。-。-。-。-。-。+-+-+-+-+-空間電荷區P型區N型區內電場第10頁/共155頁第十一頁，共155頁。l圖電力二極管的伏安(f n)特性曲線第11頁/共155頁第十二頁，共155頁。第12頁/共155頁第十三頁，共155頁。第13頁/共155頁第十四頁，共155頁。第14頁/共155頁第十五頁，共155頁。1、電力、電力(dinl)二極管的伏安特性二極管的伏安特性 當電力二極管承受的正向電壓大到

4、一定(ydng)值（門檻電壓UTO），正向電流才開始明顯增加，處于穩定導通狀態。與正向電流IF對應的電力二極管兩端的電壓UF即為其正向電壓降。 當電力二極管承受反向電壓時，只有少子引起的微小而數值恒定的反向漏電流。l圖電力二極管的l伏安(f n)特性曲線 特性曲線:第15頁/共155頁第十六頁，共155頁。第16頁/共155頁第十七頁，共155頁。定義：反映通態和斷態之間的轉換過程(guchng)（關斷過程(guchng)、開通過程(guchng)）。圖電力二極管開關過程中電壓、電流波形第17頁/共155頁第十八頁，共155頁。間來儲存大量少子，達到穩態導間來儲存大量少子，達到穩態導通前管壓降

5、較大。通前管壓降較大。正向電流正向電流(dinli)(dinli)的上升會因的上升會因器件自身的電感而產生較大壓降。器件自身的電感而產生較大壓降。電流電流(dinli)(dinli)上升率越大，上升率越大，UFPUFP越高越高 。（2）開通(kitng)特性： 電力二極管由零偏置轉換為正向偏置的通態過程。圖電力二極管開關過程中電壓(diny)、電流波形第18頁/共155頁第十九頁，共155頁。圖電力二極管開關(kigun)過程中電壓、電流波形第19頁/共155頁第二十頁，共155頁。電力二極管的主要(zhyo)類型：第20頁/共155頁第二十一頁，共155頁。第21頁/共155頁第二十二頁，共

6、155頁。 0)(sin21mmAVFIttdII（）（）（）（）2)sin(2102mmFItdtII電電流流平平均均值值電電流流有有效效值值 fK57. 12)( AVFFfIIK可求出正弦半波電流(dinli)的波形系數: 定義某電流波形的有效值與平均值之比為這個電流波形的波形系數，用Kf表示：額定電流有效值為:（1）額定正向平均電流IF(AV)第22頁/共155頁第二十三頁，共155頁。力二極管時，其斷態損耗造力二極管時，其斷態損耗造成的發熱效應也不小成的發熱效應也不小 。第23頁/共155頁第二十四頁，共155頁。（2）反向重復(chngf)峰值電壓RRM： 指器件能重復施加的反向最

7、高峰值電壓（額定電壓）此電壓通常為擊穿電壓U的2/3。l（3） 正向壓降F： 指規定條件下，流過穩定的額定電流時，器件兩端的正向平均電壓(又稱管壓降)。（4） 反向漏電流RR：指器件對應于反向重復峰值電壓時的反向電流。 （5）最高工作結溫jM：第24頁/共155頁第二十五頁，共155頁。第25頁/共155頁第二十六頁，共155頁。第26頁/共155頁第二十七頁，共155頁。前生產水平：4500A/8000V)已被廣泛應用于相控整流、逆變、交流調壓、直流變換等領域, 成為特大功率低頻(200Hz以下)裝置中的主要器件。第27頁/共155頁第二十八頁，共155頁。l圖晶閘管的外型及符號(fho)1

8、、晶閘管的結構：第28頁/共155頁第二十九頁，共155頁。圖晶閘管的散熱器第29頁/共155頁第三十頁，共155頁。常用(chn yn)晶閘管的結構螺栓(lushun)型晶閘管晶閘管模塊(m kui)平板型晶閘管外形及結構第30頁/共155頁第三十一頁，共155頁。圖晶閘管的內部結構和等效電路 1）導通：晶閘管陽極施加正向電壓時, 若給門極G也加正向電壓Ug,門極電流Ig經三極管T2放大后成為集電極電流Ic2，Ic2又是三極管T1的基極電流, 放大后的集電極電流Ic1進一步使Ig增大且又作為T2的基極電流流入。重復上述正反饋過程，兩個三極管T1、T2都快速進入飽和狀態,使晶閘管陽極A與陰極K

9、之間導通。此時若撤除(chch)Ug, T1、T2內部電流仍維持原來的方向,只要滿足陽極正偏的條件,晶閘管就一直導通。晶閘管(單向(dn xin)導電性),導通條件為陽極正偏和門極正偏。第31頁/共155頁第三十二頁，共155頁。圖晶閘管的內部結構和等效電路第32頁/共155頁第三十三頁，共155頁。第33頁/共155頁第三十四頁，共155頁。UDRM、URRM正、反向斷 態重復峰值電壓；UDSM、URSM正、反向斷態 不重復峰值電壓；UBO正向轉折電壓；URO反向擊穿電壓。. 晶閘管的伏安特性 ：第34頁/共155頁第三十五頁，共155頁。圖晶閘管陽極伏安(f n)特性（1）晶閘管的反向特性

10、：第35頁/共155頁第三十六頁，共155頁。圖晶閘管陽極(yngj)伏安特性（2）晶閘管的正向特性：第36頁/共155頁第三十七頁，共155頁。晶閘管的開通和關斷過程(guchng)電壓和電流波形。l晶閘管的開通和關斷過程(guchng)波形第37頁/共155頁第三十八頁，共155頁。l1) 開通過程：第38頁/共155頁第三十九頁，共155頁。l晶閘管的開通(kitng)和關斷過程波形 l2) 關斷過程（1-7)普通晶閘管的關斷時間約幾百微秒。 反向阻斷恢復時間trr：正向電流降為零到反向恢復電流衰減至接近于零的時間第39頁/共155頁第四十頁，共155頁。第40頁/共155頁第四十一頁，

11、共155頁。（1）晶閘管的重復(chngf)峰值電壓額定電壓Ute第41頁/共155頁第四十二頁，共155頁。1）定義：在環境溫度為40和規定的冷卻條件(tiojin)下, 晶閘管在電阻性負載導通角不小于170的單相工頻正弦半波電路中, 當結溫穩定且不超過額定結溫時所允許的最大通態平均電流。第42頁/共155頁第四十三頁，共155頁。 0)(sin21mmAVTIttdII2)sin(2102mmTItdtII 電電流流平平均均值值電電流流有有效效值值 fK57. 12)( AVTTfIIK（）（）（）（） 根據額定電流的定義可知，額定通態平均電流是指在通以單相工頻正弦波電流時的允許最大平均電

12、流。設該正弦半波(bn b)電流的峰值為Im, 則額定電流(平均電流)為：額定電流有效值為： 現定義某電流波形的有效值與平均值之比為這個(zh ge)電流波形的波形系數，用Kf表示：根據上式可求出正弦半波電流的波形系數：第43頁/共155頁第四十四頁，共155頁。第44頁/共155頁第四十五頁，共155頁。組 別ABC通態平均電壓（V）T0.40.4T0.50.5T0.6組 別DEF通態平均電壓（V）0.6T0.70.7T0.80.8T0.9組 別GHI通態平均電壓（V）0.9T1.01.0T1.11.1T1.2表晶閘管通態平均(pngjn)電壓分組第45頁/共155頁第四十六頁，共155頁。

13、第46頁/共155頁第四十七頁，共155頁。（6 6）通態電流）通態電流(dinli)(dinli)臨界上升率臨界上升率 di/dt di/dt 第47頁/共155頁第四十八頁，共155頁。結時，產生相當于觸發電流結時，產生相當于觸發電流的作用，如果這個電流過大，的作用，如果這個電流過大，將會使元件誤觸發導通。將會使元件誤觸發導通。第48頁/共155頁第四十九頁，共155頁。第49頁/共155頁第五十頁，共155頁。1. 快速(kui s)晶閘管(Fast Switching ThyristerFST第50頁/共155頁第五十一頁，共155頁。a)b)IOUIG=0GT1T2圖雙向晶閘管的電氣

14、圖形符號和伏安圖雙向晶閘管的電氣圖形符號和伏安(f n)(f n)特性特性a) a) 電氣圖形符號電氣圖形符號 b) b) 伏安伏安(f n)(f n)特性特性2. 雙向晶閘管(TRIAC)第51頁/共155頁第五十二頁，共155頁。b)a)UOIKGAIG=0圖逆導晶閘管的電氣圖形符號圖逆導晶閘管的電氣圖形符號和伏安和伏安(f n)特性特性a) 電氣圖形符號電氣圖形符號 b) 伏安伏安(f n)特性特性l3. 逆導晶閘管 (RCT)第52頁/共155頁第五十三頁，共155頁。 4. 光控晶閘管(LAT)第53頁/共155頁第五十四頁，共155頁。第54頁/共155頁第五十五頁，共155頁。第

15、55頁/共155頁第五十六頁，共155頁。第56頁/共155頁第五十七頁，共155頁。圖圖1-13 GTO的內部結構和電氣圖形符號的內部結構和電氣圖形符號 a) 各單元的陰極、門極間隔各單元的陰極、門極間隔(jin g)排列的圖形排列的圖形 b) 并聯單元結構斷面示意圖并聯單元結構斷面示意圖 c) 電氣圖形符號電氣圖形符號1、可關斷晶閘管的結構第57頁/共155頁第五十八頁，共155頁。n不同的。門極加負脈沖即從不同的。門極加負脈沖即從門極抽出電流門極抽出電流( (即抽取飽和導即抽取飽和導通時儲存的大量載流子通時儲存的大量載流子) )，強，強烈正反饋使器件退出飽和而烈正反饋使器件退出飽和而關斷

16、。關斷。第58頁/共155頁第五十九頁，共155頁。第59頁/共155頁第六十頁，共155頁。l圖可關斷晶閘管的開關(kigun)特性 1）開通過程：1、可關斷晶閘管的特性第60頁/共155頁第六十一頁，共155頁。l圖可關斷晶閘管l 的開關(kigun)特性 1、可關斷晶閘管的特性第61頁/共155頁第六十二頁，共155頁。2、可關斷晶閘管的主要參數第62頁/共155頁第六十三頁，共155頁。GMATOoffII （）（4）電流(dinli)關斷增益off ：第63頁/共155頁第六十四頁，共155頁。l 3、可關斷晶閘管的應用(yngyng) 1）GTO主要用于直流變換和逆變等需要元件強迫

17、關斷的地方，電壓、電流容量較大，與普通晶閘管接近，達到兆瓦級的數量級。v 不少GTO都制造成逆導型，類似于逆導晶閘管，需承受反壓時應和電力二極管串聯 。v 用門極正脈沖可使GTO開通， 用門極負脈沖可以使其關斷， 這是GTO最大的優點。 但要使GTO關斷的門極反向電流比較大， 約為陽極電流的/左右。 v GTO的通態管壓降比較大， 一般為23V。v GTO有能承受反壓和不能承受反壓兩種類型， 在使用時要特別注意。第64頁/共155頁第六十五頁，共155頁。第65頁/共155頁第六十六頁，共155頁。n2 2）應用：）應用：n2020世紀世紀8080年代以來，在中、年代以來，在中、小功率范圍內取

18、代晶閘管，小功率范圍內取代晶閘管，但目前又大多被但目前又大多被IGBTIGBT和電力和電力MOSFETMOSFET取代。取代。第66頁/共155頁第六十七頁，共155頁。第67頁/共155頁第六十八頁，共155頁。圖的結構、電氣圖形符號和內部載流子的流動圖的結構、電氣圖形符號和內部載流子的流動(lidng) a) 內部結構斷面示意圖內部結構斷面示意圖 b) 電氣圖形符號電氣圖形符號 c) 內部載流子的流動內部載流子的流動(lidng)第68頁/共155頁第六十九頁，共155頁。BCII （）IC=IB +ICEOv在應用(yngyng)中，GTR一般采用共發射極接法。v集電極電流Ic與基極電流

19、Ib之比為lGTR的電流放大系數，l反映了基極電流對集電極電流的控制能力 v當考慮到集電極和發射極間的漏電流ICEO時， IC和IB的關系為（）第69頁/共155頁第七十頁，共155頁。第70頁/共155頁第七十一頁，共155頁。圖共發射極接法圖共發射極接法 時時GTR的輸出特性的輸出特性l1、GTR共射電路輸出特性 輸出特性：截止(jizh)區(又叫阻斷區)、線性放大區、準飽和區和深飽和區四個區域。 截止區：IB0(或IB=0)，UBE0，UBC0，GTR承受高電壓，且有很小的穿透電流流過，類似于開關的斷態； 線性放大區：UBE0，UBC0，IC=IB，GTR 應避免工作在線性區以防止大功耗

20、損壞GTR； 準飽和區：隨著IB的增大，此時UBE0，UBC0，但IC與IB之間不再呈線性關系，開始下降，曲線開始彎曲；第71頁/共155頁第七十二頁，共155頁。圖的開通和圖的開通和 關斷過程電流關斷過程電流(dinli)波形波形l2、GTR的開關特性（1）開通過程：第72頁/共155頁第七十三頁，共155頁。圖的開通和圖的開通和 關斷過程關斷過程(guchng)(guchng)電流波形電流波形l2、GTR的開關特性（1）關斷過程：第73頁/共155頁第七十四頁，共155頁。3、GTR的主要參數 (1) 電壓(diny)定額 (2) 電流定額 集基極擊穿電壓BUCBO：發射極開路時，集射極能

21、承受的最高電壓； 集射極擊穿電壓BUCEO：基極開路時，集射極能承受的最高電壓；第74頁/共155頁第七十五頁，共155頁。 3、GTR的主要參數（續）第75頁/共155頁第七十六頁，共155頁。的增加而增加。的增加而增加。圖飽和壓降特性曲線3、GTR的主要參數（續）(6) 共射直流電流增益：=ICIB第76頁/共155頁第七十七頁，共155頁。l4、二次擊穿和安全(nqun)工作區（1） 二次擊穿圖一次擊穿、二次擊穿原理圖二次擊穿臨界線第77頁/共155頁第七十八頁，共155頁。l4、二次擊穿(j chun)和安全工作區l（2）安全工作區l 安全工作區SOA(Safe Operation A

22、rea)l是指在輸出特性曲線圖上GTR能夠安全運行l的電流、電壓的極限范圍。第78頁/共155頁第七十九頁，共155頁。圖的反偏安全工作區圖正偏安全工作區 正偏安全工作區FBSOA 反偏安全工作區RBSOA第79頁/共155頁第八十頁，共155頁。第80頁/共155頁第八十一頁，共155頁。1）分為結型場效應管簡稱JFET）和絕緣(juyun)柵金屬-氧化物-半導體場效應管（簡稱MOSFET）。2）通常指絕緣(juyun)柵型中的MOS型，簡稱電力MOSFET。3） 4）特點：輸入阻抗高(可達40M以上)、開關速度快，工作頻率高(開關頻率可達1000kHz)、驅動電路簡單，需要的驅動功率小、熱

23、穩定性好、無二次擊穿問題、安全工作區(SOA)寬；電流容量小，耐壓低，一般只適用功率不超過10kW的電力電子裝置。N溝道P溝道電力MOSFET耗盡型：增強型:耗盡型增強型當柵極電壓為零時漏源極之間就存在導電溝道；對于N（P）溝道器件,柵極電壓大于（小于）零時才存在導電溝道第81頁/共155頁第八十二頁，共155頁。第82頁/共155頁第八十三頁，共155頁。l1、電力(dinl)場效應管的結構第83頁/共155頁第八十四頁，共155頁。VDMOS的典型(dinxng)結構1、電力場效應管的結構（續）圖溝道VDMOS管元胞結構與電氣符號第84頁/共155頁第八十五頁，共155頁。圖溝道VDMOS

24、管元 胞結構(jigu)與電氣符號 2、電力場效應管的工作原理（1）截止：l柵源電壓 UGS0 或 0UGSUTl(UT為開啟電壓，又叫閾值電壓)；l（2）導通：lUGSUT時，加至漏極電壓UDS0；（3）漏極電流ID ：第85頁/共155頁第八十六頁，共155頁。 1）截止區：當）截止區：當UGSUT(UT的典型的典型 值為值為24V)時；時； 2）線性）線性(導通導通)區：當區：當UGSUT且且 UDS很小時，很小時，ID和和UGS幾乎成幾乎成 線性關系。又叫歐姆工作區；線性關系。又叫歐姆工作區； 3）飽和區）飽和區(又叫有源區又叫有源區)： 在在UGSUT時，時， 且隨著且隨著UDS的增

25、大，的增大，ID幾乎不變幾乎不變; 4）雪崩）雪崩(xubng)區：當區：當UGSUT，且且 UDS 增大到一定值時；增大到一定值時；l1、靜態輸出特性 圖管的輸出特性第86頁/共155頁第八十七頁，共155頁。2、主要參數(1)通態電阻(dinz)Ron v 在確定的柵壓UGS下，VDMOS由可調電阻區進入飽和區時漏極至源極間的直流電阻稱為通態電阻Ron。Ron是影響最大輸出功率的重要參數。v 在相同條件下，耐壓等級越高的器件其Ron值越大，另外Ron隨ID的增加而增加，隨UGS的升高而減小。(2) 閾值電壓UT第87頁/共155頁第八十八頁，共155頁。GSDmUIg （）l2、主要參數

26、（續）l(3) 跨導gml跨導gm定義(dngy) 表示UGS對ID的控制能力的大小。實際中高跨導的管子具有(jyu)更好的頻率響應。l(4) 漏源擊穿電壓BUDS BUDS決定了VDMOS的最高工作電壓，它是為了避免器件進入雪崩區而設立的極限參數。(5) 柵源擊穿電壓BUGS BUGS是為了防止絕緣柵層因柵源間電壓過高而發生介電擊穿而設立的參數。一般BUGS=20V。(6) 最大漏極電流IDM第88頁/共155頁第八十九頁，共155頁。圖極間 電容(dinrng)等效電路 INmmCgf 2 GDGSINCCC GDDSOCCC GDRCC （）2、主要參數l(7) 最高工作頻率fml定義(

27、dngy)；式中CIN為器件的輸入電容, 一般說來，器件的極間電容如圖所示。圖中輸入電容：輸出電容：反饋電容：（）（）（）第89頁/共155頁第九十頁，共155頁。圖開關(kigun) 過程電壓波形圖 rdonttt fsoffttt （）（）l(8)開關時間ton與toff開通(kitng)時間： 延遲時間td：對應輸入電壓信號上升沿幅度為10%Uim 到輸出電壓信號下降沿幅度為10%Uom 的時間間隔。 上升tr時間：對應輸出電壓幅度由10%Uo變化到90%Uom的時間，這段時間對應于Ui向器件輸入電容充電的過程。關斷時間:l 存儲ts時間：對應柵極電容存儲電荷的l消失過程。 下降時間tf

28、在VDMOS管中，ton和toff都可以控制得比較小，因此器件的開關速度相當高。第90頁/共155頁第九十一頁，共155頁。圖的 FBSOA曲線(qxin)3、安全工作區lVDMOS開關頻率高，常處于動態過程，它的安全工作區分為三種情況：正向偏置安全工作區(FBSOA)：四條邊界極限：導通時間越短，最大功耗耐量越高。第91頁/共155頁第九十二頁，共155頁。圖VDMOS的 SSOA曲線(qxin) 3、安全工作區l 開關安全工作區(SSOA) 開關安全工作區(SSOA)反應VDMOS在關斷過程中的參數極限范圍； 由最大峰值漏極電流IDM、最小漏源擊穿電壓BUDS和最高結溫TJM所決定；第92

29、頁/共155頁第九十三頁，共155頁。圖的 CSOA曲線(qxin)dtdi3、安全工作區換向安全工作區(CSOA) 換向安全工作區(CSOA)是器件寄生二極管或集成二極管反向恢復性能所決定的極限工作范圍。l如圖所示第93頁/共155頁第九十四頁，共155頁。第94頁/共155頁第九十五頁，共155頁。第95頁/共155頁第九十六頁，共155頁。第96頁/共155頁第九十七頁，共155頁。圖的結構、簡化(jinhu)等 效電路 與電氣符號 第97頁/共155頁第九十八頁，共155頁。圖伏安(f n)特性2.IGBT的工作原理第98頁/共155頁第九十九頁，共155頁。第99頁/共155頁第一百

30、頁，共155頁。圖的伏安特性(txng)和轉移特性(txng)1、IGBT的伏安特性和轉移特性第100頁/共155頁第一百零一頁，共155頁。圖的伏安特 性和轉移(zhuny)特性1、IGBT的伏安特性和轉移特性（2）IGBT的轉移特性曲線（如圖b）IGBT關斷：IGBT開通：UGEUGE(TH)；第101頁/共155頁第一百零二頁，共155頁。圖的開關(kigun)特性 第102頁/共155頁第一百零三頁，共155頁。 tfi1IGBT內部的內部的MOSFET的關斷過程，的關斷過程，ic下降較快；下降較快； tfi2IGBT內部的內部的PNP晶體管的關斷過晶體管的關斷過程，程，ic下降較慢。

31、下降較慢。圖的開關(kigun)特性 第103頁/共155頁第一百零四頁，共155頁。l3、IGBT的主要參數第104頁/共155頁第一百零五頁，共155頁。l圖的l 安全(nqun)工作區 dtdUCEdtdUCE第105頁/共155頁第一百零六頁，共155頁。3、IGBT的主要參數第106頁/共155頁第一百零七頁，共155頁。第107頁/共155頁第一百零八頁，共155頁。第108頁/共155頁第一百零九頁，共155頁。第109頁/共155頁第一百一十頁，共155頁。UGS=UP(UGS=UP(夾斷電壓夾斷電壓) )時，導電時，導電溝道被耗盡層所夾斷，溝道被耗盡層所夾斷，SITSIT關關

32、斷。斷。 SIT的漏極電流的漏極電流ID不但不但受柵極電壓受柵極電壓UGS控制控制(kngzh)，同時還受漏極，同時還受漏極電壓電壓UDS控制控制(kngzh)。 l圖的結構及其符號 第110頁/共155頁第一百一十一頁，共155頁。(ciyng)(ciyng)垂直導電垂直導電結構結構, ,其導電溝道短其導電溝道短而寬而寬, ,適應于高電壓適應于高電壓, ,大電流的場合；大電流的場合；n SIT SIT的漏極電流具的漏極電流具有負溫度系數有負溫度系數, ,可避可避免因溫度升高而引免因溫度升高而引起的惡性循環；起的惡性循環；圖靜態 伏安(f n)特性曲線第111頁/共155頁第一百一十二頁，共1

33、55頁。SIT的漏極電流通路上不存在PN結,一般不會發生熱不穩定性和二次擊穿現象,其安全工作區范圍較寬； SIT是短溝道多子器件,無電荷積累效應,它的開關速度相當快,適應于高頻場合(chng h)； SIT的柵極驅動電路比較簡單：關斷SIT需加數十伏的負柵壓-UGS , 使SIT導通，也可以加56V的正柵偏壓+UGS,以降低器件的通態壓降；l2、SIT的特性(txng) 圖的 安全工作區第112頁/共155頁第一百一十三頁，共155頁。第113頁/共155頁第一百一十四頁，共155頁。dtdidtdu第114頁/共155頁第一百一十五頁，共155頁。SITHSITH；n在柵極在柵極G G和陰極

34、和陰極K K之間加負電壓，之間加負電壓，G-KG-K之間之間PNPN結反偏，在兩結反偏，在兩個柵極區之間的導電個柵極區之間的導電溝道中出現耗盡層，溝道中出現耗盡層，A-KA-K間電流被夾斷間電流被夾斷(ji dun)(ji dun)，SITHSITH關關斷；斷；n柵極所加的負偏柵極所加的負偏壓越高，可關斷的陰壓越高，可關斷的陰極電流也越大。極電流也越大。圖元胞 結構(jigu)其及符號第115頁/共155頁第一百一十六頁，共155頁。圖的 伏安(f n)特性曲線2、SITH的特性：靜態伏安特性曲線（圖）：第116頁/共155頁第一百一十七頁，共155頁。第117頁/共155頁第一百一十八頁，共

35、155頁。第118頁/共155頁第一百一十九頁，共155頁。n MCT MCT的元胞有兩種的元胞有兩種結構類型，一種為結構類型，一種為N-MCTN-MCT，另一種為，另一種為P-P-MCTMCT。n三個電極稱為柵極三個電極稱為柵極G G、陽極、陽極A A和陰極和陰極K K。n圖中圖中(a)(a)為為P-P-MCTMCT的典型結構，圖的典型結構，圖(b)(b)為其等效電路，為其等效電路，圖圖(c)(c)是它的表示符是它的表示符號號(N-MCT(N-MCT的表示符的表示符號箭頭反向號箭頭反向) )。n對于對于N-MCTN-MCT管，管，要將圖中各區的半要將圖中各區的半導體材料用相反類導體材料用相反

36、類型的半導體材料代型的半導體材料代替，并將上方的陽替，并將上方的陽極變為陰極，而下極變為陰極，而下方的陰極變為陽極。方的陰極變為陽極。圖的結構(jigu)、 等效電路和符號1、MCT的工作原理第119頁/共155頁第一百二十頁，共155頁。圖的結構(jigu)、 等效電路和符號2）工作原理（P-MCT）第120頁/共155頁第一百二十一頁，共155頁。l2、MCT的特性(txng) （兼有MOS器件和雙極型器件的優點） 第121頁/共155頁第一百二十二頁，共155頁。圖的RBSOA2、MCT的特性(txng)第122頁/共155頁第一百二十三頁，共155頁。第123頁/共155頁第一百二十四

37、頁，共155頁。 20世紀(shj)90年代后期出現。結合了IGBT與GTO的優點，容量與GTO相當，開關速度快10倍，且可省去GTO龐大而復雜的緩沖電路，只不過所需的驅動功率仍很大； IGCT可望成為高功率高電壓(diny)低頻電力電子裝置的優選功率器件之一。第124頁/共155頁第一百二十五頁，共155頁。第125頁/共155頁第一百二十六頁，共155頁。 PIC （Power Integrated Circuit）：第126頁/共155頁第一百二十七頁，共155頁。第127頁/共155頁第一百二十八頁，共155頁。第128頁/共155頁第一百二十九頁，共155頁。dtdudtdi第129

38、頁/共155頁第一百三十頁，共155頁。（4）濾波器：在輸出直流的電力電子系統中輸出濾波器）濾波器：在輸出直流的電力電子系統中輸出濾波器用來濾除輸出電壓或電流中的交流分量以獲得平穩的直用來濾除輸出電壓或電流中的交流分量以獲得平穩的直流電能；在輸出交流的電力電子系統中濾波器濾除無用流電能；在輸出交流的電力電子系統中濾波器濾除無用的諧波以獲得期望的交流電能，提高由電源所獲取的以的諧波以獲得期望的交流電能，提高由電源所獲取的以及輸出至負載及輸出至負載(fzi)的電力質量。的電力質量。 （5）散熱系統：散發開關器件和其他部件的功耗發熱，）散熱系統：散發開關器件和其他部件的功耗發熱，減小開關器件的熱心力

39、，降低開關器件的結溫。減小開關器件的熱心力，降低開關器件的結溫。（6）控制系統：實現電力電子電路的實時、適式控制，）控制系統：實現電力電子電路的實時、適式控制，綜合給定和反饋信號，經處理后為開關器件提供開通、綜合給定和反饋信號，經處理后為開關器件提供開通、關斷信號，開機、停機信號和保護信號。關斷信號，開機、停機信號和保護信號。第130頁/共155頁第一百三十一頁，共155頁。第131頁/共155頁第一百三十二頁，共155頁。控制信號。控制信號。n在高壓變換電路中，需要時在高壓變換電路中，需要時控制系統和主電路之間進行控制系統和主電路之間進行電氣隔離，這可以通過脈沖電氣隔離，這可以通過脈沖變壓器

40、或光耦來實現。變壓器或光耦來實現。驅動電路(dinl)的基本任務：第132頁/共155頁第一百三十三頁，共155頁。圖帶隔離(gl)變壓器的SCR驅動電路第133頁/共155頁第一百三十四頁，共155頁。圖光耦隔離(gl)的SCR驅動電路第134頁/共155頁第一百三十五頁，共155頁。2GTO的驅動(q dn)電路lGTO的幾種(j zhn)基本驅動電路：l關斷：在門極加很大的負電流第135頁/共155頁第一百三十六頁，共155頁。圖 2. GTO的幾種(j zhn)基本驅動電路：（續）第136頁/共155頁第一百三十七頁，共155頁。l圖2. GTO的幾種基本(jbn)驅動電路：（續）l 由于GTO的開通和關斷均依賴于一個獨立的電源，故其關斷能力強且l可控制，其觸發脈沖可采用窄脈沖；第137頁/共155頁第一百三十八頁，共155頁。 圖中，導通和關斷用兩個獨立的電源，開關元件少，電路(dinl)簡單。