電力電子技術PowerElectronics門極可關斷晶閘管〔GTO，GateTurnoffThyristor〕，具有普通晶閘管的全部優點，如耐壓高、電流大等，同時它又是全控型器件，即在門極正脈沖電流觸發下導通，在負脈沖電流觸發下關斷。GTO開關時間在幾μs至幾十μs之間，是目前容量唯一與晶閘管接近的全控型器件，適用于開關頻率為數百至幾千Hz的大功率場合。目前GTO已被廣泛應用于電力機車的逆變器、電網動態無功補償和大功率直流斬波調速裝置中。2.5可關斷晶閘管〔GTO〕目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕根本結構和工作原理可關斷晶閘管特性可關斷晶閘管的驅動可關斷晶閘管的應用特點2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結GTO的外部管腳與普通晶閘管相同，也有陽極A、陰極K和門極G三個電極，其外形、結構斷面示意圖和電氣符號如圖2-18所示。和普通晶閘管的不同：GTO是一種多元的功率集成器件，內部包含數十個甚至數百個共陽極的小GTO元，這些GTO元的陰極和門極那么在器件內部并聯在一起。圖2-18GTO的外形、結構斷面示意圖和電氣圖形符號a)封裝b)結構斷面示意c)電氣圖形符號根本結構和工作原理目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕根本結構和工作原理可關斷晶閘管特性可關斷晶閘管的驅動可關斷晶閘管的應用特點2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結工作原理：與普通晶閘管一樣，可以用以下圖所示的雙晶體管模型來分析1+2=1是器件臨界導通的條件。當1+2>1時，兩個等效晶體管過飽和而使器件導通；當1+2<1時，不能維持飽和導通而關斷在GTO的等效晶體管結構中，根據式〔2-6〕可推導出在門極電流為負時，

根本結構和工作原理目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕根本結構和工作原理可關斷晶閘管特性可關斷晶閘管的驅動可關斷晶閘管的應用特點2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結根本結構和工作原理βoff定義為GTO的電流關斷增益。假設βoff太大，那么GTO處于深度飽和，不能用門極抽取電流的方法來關斷。因此在允許范圍內，要求α1+α2盡可能接近1，且α2要大。導通過程:與普通晶閘管一樣，只是導通時飽和程度較淺。關斷過程：強烈正反響—門極加負脈沖即從門極抽出電流，那么Ib2減小，使IK和Ic2減小，Ic2的減小又使IA和Ic1減小，又進一步減小V2的基極電流當IA和IK的減小使1+2<1時，器件退出飽和而關斷多元集成結構還使GTO比普通晶閘管開通過程快，承受di/dt能力強目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕根本結構和工作原理可關斷晶閘管特性可關斷晶閘管的驅動可關斷晶閘管的應用特點2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結根本結構和工作原理目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕根本結構和工作原理可關斷晶閘管特性可關斷晶閘管的驅動可關斷晶閘管的應用特點2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結GTO能夠通過門極關斷的原因是其與普通晶閘管有如下區別：〔1〕設計電流增益2較大，使晶體管V2控制靈敏，易于GTO關斷〔2〕導通時1+2更接近1〔1.05，普通晶閘管1+21.15〕導通時飽和不深，接近臨界飽和，有利門極控制關斷，但導通時管壓降增大〔3〕多元集成結構使GTO元陰極面積很小，門、陰極間距大為縮短，使得P2基區橫向電阻很小，能從門極抽出較大電流圖2-19GTO的開通和關斷過程電流波形GTO的特性與晶閘管大多相同，但也有其特殊性。開通過程與普通晶閘管類似，開通過程中需要經過延遲時間td和上升時間tr。關斷過程那么有所不同：首先需要經歷抽取飽和導通時儲存的大量載流子的儲存時間ts，從而使等效晶體管退出飽和狀態；然后是等效晶體管從飽和區退至放大區，陽極電流逐漸減小的下降時間tf；最后還有殘存載流子復合所需的尾部時間tt。

可關斷晶閘管特性目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕根本結構和工作原理可關斷晶閘管特性可關斷晶閘管的驅動可關斷晶閘管的應用特點2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結門極負脈沖電流與時間量的關系：脈沖電流的幅值愈大、前沿越陡，存儲時間ts就越短；脈沖電流后沿陡度越緩慢，門極依然保持適當負電壓，那么復合時間tt可以縮短。儲存時間下降時間尾部時間GTO也是電流型驅動器件，用門極正脈沖可使GTO開通，門極負脈沖可以使其關斷，這是GTO最大的優點。電流關斷增益

off

最大可關斷陽極電流與門極負脈沖電流最大值IGM之比稱為電流關斷增益

off一般很小，只有5左右，這是GTO的一個主要缺點。1000A的GTO關斷時門極負脈沖電流峰值要200A。

可關斷晶閘管特性目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕根本結構和工作原理可關斷晶閘管特性可關斷晶閘管的驅動可關斷晶閘管的應用特點2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結根據GTO的導通和關斷機理，GTO要求有正的觸發脈沖電流使其導通，有負的脈沖電流使其關斷，并不需要有持續的正、負電流保持其通態和斷態。但在實際應用中，在GTO正常導通情況下，為降低GTO的正向壓降，可繼續維持一定的門極驅動電流，這對于克服GTO的擎住電流較大的缺點也是有利的。關斷后還應在門陰極施加約5V的負偏壓以提高抗干擾能力。

可關斷晶閘管的驅動目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕根本結構和工作原理可關斷晶閘管特性可關斷晶閘管的驅動可關斷晶閘管的應用特點2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結理想的GTO的門極電壓和電流波形如圖2-20b所示。門極負脈沖電流幅值越大，前沿越陡，抽走儲存載流子的速度越快，儲存時間就越短。假設使門極負脈沖的后沿緩慢衰減，在尾部時間階段仍能保持適當的負電壓，可以縮短尾部時間。理想的門極電流波形

可關斷晶閘管的驅動目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕根本結構和工作原理可關斷晶閘管特性可關斷晶閘管的驅動可關斷晶閘管的應用特點2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結GTO的驅動電路如下圖，開關S1閉合時，門極正電流流通，GTO導通；開關S2閉合時，門極反電流流過，GTO關斷。在GTO關斷時，門極驅動電路的阻抗要極小，以便獲得較陡的峰值高的門極反電流。

驅動電路

可關斷晶閘管的驅動目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕根本結構和工作原理可關斷晶閘管特性可關斷晶閘管的驅動可關斷晶閘管的應用特點2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結GTO保存了晶閘管的大局部特點，是高壓大功率領域難得的全控性器件。但其控制靈活性差、對驅動電路要求很高，器件很小的引線電感都會影響驅動效果，而且工作頻率較低，同時GTO的通態管壓降比較大，導通損耗大，因此通常只在特大功率場合使用GTO。

可關斷晶閘管的應用特點目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕根本結構和工作原理可關斷晶閘管特性可關斷晶閘管的驅動可關斷晶閘管的應用特點2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結電力晶體管〔GTR，GiantTransistor〕，是一種雙極〔結〕型大功率高反壓晶體管，因此電力晶體管也簡稱BJT。國際電工委員會〔IEC〕已規定電力晶體管用BJT縮寫來表示，但由于GTR叫法已成習慣，故本書也遵循此習慣。20世紀80年代以來，在中、小功率范圍內取代晶閘管，但目前又大多被IGBT和功率MOSFET取代與普通的雙極結型晶體管根本原理一樣主要特性是耐壓高、電流大、開關特性好目前常用GTR器件：單管、達林頓管、模塊。2.6

電力晶體管目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管根本結構和工作原理特性及主要參數電力晶體管的驅動電力晶體管的應用特點2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結圖2-21GTR的外形、結構斷面示意圖和電氣圖形符號a)封裝b)結構斷面示意c)電氣圖形符號GTR屬于全控型器件，工作頻率可達10kHz，被廣泛用于不間斷電源和交流電機調速等電力變流裝置中。GTR的外形、結構斷面示意圖和電氣符號如圖2-21所示。多為NPN結構，也有基極b、集電極c和發射極e三個電極。

根本結構和工作原理目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管根本結構和工作原理特性及主要參數電力晶體管的驅動電力晶體管的應用特點2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結摻雜濃度低的N-根本結構和工作原理目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管根本結構和工作原理特性及主要參數電力晶體管的驅動電力晶體管的應用特點2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結一般采用共發射極接法，集電極電流ic與基極電流ib之比為（1-9）

——GTR的電流放大系數，反映了基極電流對集電極電流的控制能力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ic=ib+Iceo〔1-10〕單管GTR的值比小功率的晶體管小得多，通常為10左右，采用達林頓接法可有效增大電流增益。hFE—是直流工作情況下集電極電流與基極電流之比。一般可認為hFE達林頓接法BJT

=

M

D+

M+

D

GTR特性及主要參數目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管根本結構和工作原理特性及主要參數電力晶體管的驅動電力晶體管的應用特點2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結(1)

靜態特性共發射極接法時的典型輸出特性：截止區、放大區和飽和區在電力電子電路中GTR工作在開關狀態，即工作在截止區或飽和區在開關過程中，即在截止區和飽和區之間過渡時，要經過放大區圖1-16共發射極接法時GTR的輸出特性GTR特性及主要參數目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管根本結構和工作原理特性及主要參數電力晶體管的驅動電力晶體管的應用特點2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結〔2〕動態特性：開通過程當基極輸入正脈沖或正電平時，發射結轉入正偏狀態，基極電流隨之迅速上升至幅值Ib1，引起集電極電流Ic的上升。當Ic到達其幅值Ics時，GTR被驅動到飽和工作區。開通時間ton=延遲時間td+上升時間trGTR特性及主要參數目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管根本結構和工作原理特性及主要參數電力晶體管的驅動電力晶體管的應用特點2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結動態特性：關斷過程關斷時間toff=儲存時間ts+下降時間tfGTR的開關時間在幾微秒以內，比晶閘管和GTO都短很多從飽和狀態轉入截止狀態；關斷過程從基極電壓反向，正向基極電流迅速被反向電流取代，直到ic降為零時結束。ts是用來除去飽和導通時儲存在基區的載流子的，是關斷時間的主要局部。GTR特性及主要參數3．其它主要參數前已述及：電流放大倍數、直流電流增益hFE、集射極間漏電流Iceo、集射極間飽和壓降Uces、開通時間ton和關斷時間toff此外還有：(1)

最高工作電壓UceMGTR的集電極與發射極之間的電壓超過規定值時會發生擊穿；---平安工作區擊穿電壓不僅和晶體管本身特性有關，還與外電路接法有關。設計時要考慮1.5~2倍的裕量。(2)

集電極最大允許電流IcM在規定的功耗值和散熱條件下，β值不低于規定值時的最大允許的集電極電流；實際使用時要留有裕量，只能用到IcM的一半或稍多一點。(3)集電極最大耗散功率PcM最高工作溫度下允許的耗散功率；產品說明書中給PcM時同時給出殼溫TC，間接表示了最高工作溫度。目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管根本結構和工作原理特性及主要參數電力晶體管的驅動電力晶體管的應用特點2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結4．二次擊穿和平安工作區電壓承受能力是電力電子器件的重要工作特性之一。GTR在其開關應用中的電壓承受能力主要由它的集電結擊穿特性決定的。一次擊穿：集電極電壓Uce升高至擊穿電壓時，Ic迅速增大，出現雪崩擊穿,但此時集電結的電壓根本保持不變。只要Ic不超過限度，GTR一般不會損壞，工作特性也不變。二次擊穿：如果Uce繼續升高，外部電路又不限制Ic增大，Ic到某個臨界點時會突然急劇上升，并伴隨電壓的陡然下降，持續時間很短，一般在ns至μs范圍，會導致器件的永久損壞。

GTR特性及主要參數目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管根本結構和工作原理特性及主要參數電力晶體管的驅動電力晶體管的應用特點2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結將不同基極電流下二次擊穿的臨界點連接起來，就構成了二次擊穿臨界線，臨界線上的點反映了二次擊穿功率PSB。GTR工作時不僅不能超過最高電壓、集電極最大電流和最大耗散功率，而且不能超過二次擊穿臨界線。這些條件就規定了GTR的平安工作區〔SafeOperatingArea—SOA〕，如圖2-24中的陰影區所示。GTR特性及主要參數目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管根本結構和工作原理特性及主要參數電力晶體管的驅動電力晶體管的應用特點2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結圖2-24GTR的安全工作區集電極最大允許電流最大耗散功率最高工作電壓為防止二次擊穿，必須在器件關斷過程中盡量防止同時處于高電壓、大電流的狀態下運行，因為器件大電流下的耐壓值大大降低。二次擊穿功率功率開通驅動電流應使GTR處于準飽和導通狀態，使之不進入放大區和深飽和區一個好的驅動電路應具有以下特征：開通時有較高的基極驅動電流脈沖以減小開通時間開通后在通態下iB要適當減小，以減小通態時基-射結損耗，同時防止GTR過飽和〔過飽和時其關斷時間比臨界飽和時長得多，不利于關斷〕。

電力晶體管的驅動目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管根本結構和工作原理特性及主要參數電力晶體管的驅動電力晶體管的應用特點2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結3.關斷時應施加反向基極電流，可進一步減小關斷時間和關斷損耗。4.關斷后最好外加反向基射極電壓，能增加GTR的集-射極間電壓阻斷能力。理想的GTR基極驅動電流波形電流控制型器件，掌握合理的驅動方法較困難當光耦輸入ui無信號時，+Vcc通過R1驅動，使V1導通，V2關斷，+Vcc通過晶體管V1和基極電阻Rb驅動V導通；當光耦輸入ui有信號時，晶體管V2導通，V1關斷，V關斷。GTR的一種基極驅動電路

電力晶體管的驅動目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管根本結構和工作原理特性及主要參數電力晶體管的驅動電力晶體管的應用特點2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結采用分立元件組成的GTR的一種驅動電路，包括電氣隔離〔光耦〕和晶體管放大電路兩局部。箝位二極管VD2的作用是抗飽和，使GTR導通時處于臨界飽和狀態，減小儲存時間ts。GTR圖2-25改進的GTR基極驅動電路

電力晶體管的驅動目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管根本結構和工作原理特性及主要參數電力晶體管的驅動電力晶體管的應用特點2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結ui

電力晶體管的應用特點

電力晶體管的應用特點18V

電力晶體管的應用特點曾經是最主要的全控型電力電子器件，由于其屬于電流控制型器件，掌握合理的驅動方法較困難，合理利用平安工作區、防止二次擊穿也并不容易，故電力晶體管在比較先進的電力電子裝置和高功率、高速開關設計方面已逐步退出應用。由于其制造工藝簡單、價格低廉，控制線路較成熟，目前在一些傳統電力電子電路中還有一定的應用。目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管根本結構和工作原理特性及主要參數電力晶體管的驅動電力晶體管的應用特點2.7功率場效應晶體管2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結MOSFET是一種單極型(只有多子導電)電壓全控器件。輸入阻抗高開關速度快，開關時間短，一般為納秒級，工作頻率高〔開關頻率可達500kHz以上〕驅動電路簡單，特點——用柵極電壓來控制漏極電流無二次擊穿問題、平安工作區寬等優點熱穩定性優于GTR電流容量小，在各類開關電路中應用極為廣泛。2.7

功率場效應晶體管(Power

MOSFETs)目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管根本結構和工作原理功率MOSFET特性及主要參數功率MOSFET的驅動功率MOSFET的應用特點2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結2.7

功率場效應晶體管目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管根本結構和工作原理功率MOSFET特性及主要參數功率MOSFET的驅動功率MOSFET的應用特點2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結Metal-oxide-semiconductorfieldeffecttransistors(MOSFETs)功率場效應管分為結型和絕緣柵型結型功率場效應晶體管一般稱作靜電感應晶體管〔StaticInductionTransistor——SIT〕。利用PN結的反向電壓對耗盡層厚度的控制來改變漏、源極之間導電溝道的寬度，從而控制漏、源極之間的等效電阻和電流的大小。絕緣柵型一般稱作絕緣柵型中的MOS型〔MetalOxideSemiconductorFET〕。利用柵極、源極之間電壓形成電場來改變半導體外表感生電荷的多少，改變導電溝道的導電能力，控制漏、源極之間的等效電阻和電流。通常主要指絕緣柵型,簡稱功率MOSFET〔PowerMOSFET〕功率MOSFET的種類按導電溝道可分為N溝道和P溝道耗盡型——當柵極電壓為零時漏源極之間就存在導電溝道增強型——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功率MOSFET主要是N溝道增強型小功率MOS管采用的是平面水平溝道作用，電流方向與芯片外表平行。功率MOSFET具有垂直于芯片外表的導電路徑，也稱VMOS。其源極和漏極分置于芯片兩個外表，具有較高的通流能力和耐壓能力。根本結構和工作原理目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管根本結構和工作原理功率MOSFET特性及主要參數功率MOSFET的驅動功率MOSFET的應用特點2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結圖2-26功率MOSFET的外形、結構和電氣圖形符號a)外形b)結構c)電氣圖形符號根本結構和工作原理目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管根本結構和工作原理功率MOSFET特性及主要參數功率MOSFET的驅動功率MOSFET的應用特點2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結N溝道增強型VMOS〔N+PN-N+〕柵極漏極源極根本結構和工作原理目錄2.1電力電子器件的特點與分類2.2電力電子器件根底2.3功率二極管2.4晶閘管2.5可關斷晶閘管〔GTO〕2.6電力晶體管2.7功率場效應晶體管根本結構和工作原理功率MOSFET特性及主要參數功率MOSFET的驅動功率MOSFET的應用特點2.8絕緣柵雙極型晶體管*2.9其它新型電力電子器件2.10電力電子器件的開展趨勢2.11電力電子器件應用共性問題小結柵氧化層〔silicondioxide,絕緣了Gate和body〕功率MOSFET漏源極之間有寄生二極管，漏源極間加反向電壓時器件導通，因此功率MOSFET可看作是逆導器件。根本結構和工作原理UGS=0截止：漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零P基區與N區之間形成的PN結反偏，漏源極之間無電流流過+-根本結構和工作原理0<UGS<UT柵極是絕緣的，所以不會有柵極電流流過。但柵極的正電壓會將其下面P區中的空穴推開，而將P區中的少子——電子吸引到柵極下面的P區外表+-在柵源極間加小的正電壓UGS=UGG1耗盡層MOS電容耗盡層的形成根本結構和工作原理當UGS大于UT〔開啟電壓或閾值電壓〕時，柵極下P區外表的電子濃度將超過空穴濃度，使P型半導體反型成N型而成為反型層，該反型層形成N溝道而使PN結消失，漏極和源極導電。根本結構和工作原理UGS>UT+-多數載流子導電加大柵源極間正電壓UGS〔UGG3>UGG1)當UGS大于UT〔開啟電壓或閾值電壓〕時，柵極下P區外表的電子濃度將超過空穴濃度，使P型半導體反型成N型而成為反型層，該反型層形成N溝道而使PN結消失，漏極和源極導電。在SiO2-Si交界面形成反型層自由電子組成的反型