幾種常用的功率器件電力半導體及其應用第一頁，共十五頁，編輯于2023年，星期日1．晶閘管的伏安特性

晶閘管的伏安特性如圖2.7.1所示。它表示晶閘管的陽極與陰極間的電壓和它的陽極電流之間的關系。通過特性曲線，可得出晶閘管導通和關斷的下列結論。在正常情況下，晶閘管導通的必要條件有兩個，缺一不可：（1）晶閘管承受正向電壓（陽極電位高于陰極電位）。（2）加上適當的正向門極電壓（門極電位高于陰極電位）。晶閘管一旦導通，門極就失去了控制作用。正因為如此，晶閘管的門極控制信號只要是正向脈沖電壓就可以了，稱之為觸發電壓或觸發脈沖。第二頁，共十五頁，編輯于2023年，星期日要使晶閘管關斷，必須去掉陽極正向電壓，或者給陽極加反向電壓，或者降低正向陽極電壓，這樣就使通過晶閘管的電流降低到一定數值以下。能保持晶閘管導通的最小電流，稱為維持電流。當門極沒有加正向觸發電壓時，晶體管即使陽極和陰極之間加上正向電壓，一般是不會導通的。2．晶閘管的主要參數（1）斷態重復峰值電壓UDRM

。指在門極開路而器件的結溫為額定值時，允許重復加在器件上的正向峰值電壓。若加在管子上的電壓大于UDRM，管子可能會失控而自行導通。（2）反向重復峰值電壓

URRM

。指門極開路而結溫為額定值時，允許重復加在器件上的反向峰值電壓。當加在管子上反向電壓大于URRM時，管子可能會被擊穿而損壞。通常把UDRM和URRM中較小的那個數值標作晶閘管型號上的額定電壓。在選用管子時，額定電壓應為正常工作峰值電壓的2～3倍，以保整電路的工作安全。第三頁，共十五頁，編輯于2023年，星期日（3）額定正向平均電流

IF

。其定義和二極管的額定整流電流意義相同。要注意的是若晶閘管的導通時間遠小于正弦波的半個周期，即使IF值沒超過額定值，但峰值電流將非常大，以致可能超過管子所能提供的極限。（4）正向平均管壓降UF

。指在規定的工作溫度條件下，使晶閘管導通的正弦波半個周期內UAK的平均值，一般在0.4～1.2V。（5）維持電流IH

。指在常溫門極開路時，晶閘管從較大的通態電流降到剛好能保持通態所需要的最小通態電流。一般IH值從幾十到幾百毫安，視晶閘管電流容量大小而定。（6）門極觸發電流IG

。在常溫下，陽極電壓為6V時，使晶閘管能完全導通所需的門極電流，一般為毫安級。（7）門極觸發電壓UG

。產生門極觸發電流所必須的最小門極電壓，一般為5V左右。第四頁，共十五頁，編輯于2023年，星期日（9）通態電流臨界上升率

。在規定條件下，晶閘管能承受的最大通態電流上升率。若晶閘管導通電流上升太快，則會在晶閘管剛開通時，有很大的電流集中在門極附近的小區域內，從而造成局部過熱而損壞晶閘管。3．晶閘管的正確使用

（1）管腳的判別。用萬用表R×100W檔，分別測量各管腳間的正、反向電阻。因為只有門極G與陰極K之間正向電阻較小，而其他均為高阻狀態，故一旦測出兩管腳間呈低阻狀態，則黑表筆所接為門極G，紅表筆所接為陰極K，另一端為陽極A。（8）斷態電壓臨界上升率

。在額定結溫和門極開路的情況下，不導致晶閘管從斷態到通態轉換的最大正向電壓上升率。一般為每微秒幾十伏。第五頁，共十五頁，編輯于2023年，星期日（3）晶閘管額定電壓的選擇。晶閘管實際工作時承受的正常峰值電壓應低于正、反向重復峰值電壓UDRM和URRM，并留有2～３倍的額定電壓值的余量，還應有可靠的過電壓保護措施。（4）晶閘管額定電流的選擇。晶閘管實際工作通過的最大平均電流應低于額定通態平均電流ITa，并應根據電流波形的變化進行相應換算，還應有1.5～２倍的余量及過電流保護措施。（5）關于門極觸發電壓和電流的考慮。晶閘管實際觸發電壓和電流應大于晶閘管參數UGT和IGT，以保證晶閘管可靠地被觸發，但也不能超過允許的極限值。

（2）管子質量的判別。用萬用表R×100W檔，若測的以下情況之一，則說明管子是壞的。①任兩極間正反向電阻均為零。②A、K間正向電阻為低阻（注意：測量過程中黑表筆不要接觸G極）。③各極之間均為高電阻。第六頁，共十五頁，編輯于2023年，星期日4.應用電路第七頁，共十五頁，編輯于2023年，星期日3.2雙向晶閘管

就其功能來說，雙向晶閘管可以被認為是一對反并聯連接的單向普通晶閘管。它和單向晶閘管的區別是：第一，它在觸發之后是雙向導通的；第二，在門極中所加的觸發信號不管是正的還是負的都可以使雙向晶閘管導通。1．雙向晶閘管的特性第八頁，共十五頁，編輯于2023年，星期日（1）第一象限觸發MT2+、G+。即相對于電極MT1、MT2的電壓為正；門極G的觸發電流為正。（2）第二象限觸發MT2+、G–。即相對于電極MT1、MT2的電壓為正；門極G的觸發電流為負。（3）第三象限觸發

MT2–、G–。即相對于電極MT1、MT2的電壓為負；門極G的觸發電流為負。（4）第四象限觸發

MT2–、G+。即相對于電極MT1、MT2的電壓為負；門極G的觸發電流為正。雙向晶閘管的最高觸發靈敏度在第一、三象限，而在第二、四象限比較差。故在實際應用中常采用第一、第三象限觸發方式。2.應用電路

雙向晶閘管主要用于電機控制、電磁閥控制、調溫及調光控制等方面

。第九頁，共十五頁，編輯于2023年，星期日光敏電阻應用電路：光控閃爍安全警示燈當觸發二極管導通時，電容通過R2放電，可控硅再次截止；電容又被充電，等等.第十頁，共十五頁，編輯于2023年，星期日可控硅器件的接口第十一頁，共十五頁，編輯于2023年，星期日3.3功率場效應管

功率場效應管（MOSFET）是20世紀70年代中期發展起來的新型半導體電力電子器件。同雙極型晶體管相比，功率MOSFET具有開關速度快、損耗低、驅動電流小、無二次擊穿現象等優點。目前功率MOSFET越來越受到人們的重視，廣泛應用于高頻電源變換、電機調速、高頻感應加熱等領域。第十二頁，共十五頁，編輯于2023年，星期日1．功率MOSFET的基本特點（1）開關速度高。功率MOSFET是一種單極型導電器件，無固有存儲時間，其開關速度僅取決于極間寄生電容，故開關時間很短（小于50～100ns），因而具有更高的工作頻率（100kHz以上）。（2）驅動功率小。功率MOSFET是一種電壓型控制器件，既通、斷均由柵源電壓控制。由于柵極與器件主體是電隔離的，故功率增益高，所需的驅動功率極小，驅動電路簡單。（3）安全工作區域寬。功率MOSFET無二次擊穿現象，因此功率MOSFET較同功率等級的GTR安全工作區寬，更穩定耐用。（4）過載能力強。短時過載電流一般為額定值的4倍。（5）抗干擾能力強。功率MOSFET的開啟電壓一般為2～6V。（6）并聯容易。功率MOSFET的通態電阻具有正溫度系數（即通態電阻值隨結溫升高而增加），因而在多管并聯時易于均流。第十三頁，共十五頁，編輯于2023年，星期日2．功率MOSFET的主要參數（1）漏極額定電流ID。指漏極允許連續通過的最大電流，在選擇器件時要考慮充分的余量，以防止器件在溫度升高時漏極額定電流降低而損壞器件。（2）通態電阻RDS(ON)。它是功率MOSFET導通時漏源電壓與漏極電流的比值。通態電阻越大耗散功率越大，越容易損壞器件。通態電阻與柵源電壓有關，隨著柵源電壓的升高通態電阻值將減少。這樣似乎柵源電壓越高越好，但過高的柵源電壓會延緩MOSFET的開通和關斷時間，故一般選擇柵源電壓為12V。（3）閥值電壓UGS(th)。指漏極流過一個特定量的電流所需的最小柵源控制電壓。有人認為閥值電壓UGS(th)小一點好，這樣功率MOSFET可以用CMOS或TTL等低電壓電路驅動。但是太小的閥值電壓抗干擾能力差，驅動信號的噪聲干擾會引起MOSFET的誤導通，影響它的正常工作。第十四頁，共十五頁，編輯于2023年，星期日（4）漏源擊穿電壓U(BR)DSS。漏源擊穿電壓U(BR)DSS是在UGS=0時漏極和源極所能承受的最大電壓。功率MOSFET在工作時絕對不能超過這個電壓。（5）最大耗散功率PD。它表示器件所能承受的最大發熱功率。一般手冊中給出的是TC=25℃時的最大耗散功率。