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电力电子技术(黄家善高职)

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1、书名：电力电子技术（第版）作者：黄家善主编 ISBN： 7-111-15734-6 出版社：机械工业出版社本书配有电子课件电力电子技术高职高专 ppt 课件第二章第二章全控型电力电子器件全控型电力电子器件n nGTOGTO门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管n nGTRGTR电力晶体管电力晶体管n nMOSFETMOSFET电力场效应晶体管电力场效应晶体管 n nIGBTIGBT门极绝缘栅双极晶体管门极绝缘栅双极晶体管电力电子技术高职高专 ppt 课件模块电力电子技术高职高专 ppt 课件IGBT电力电子技术高职高专 ppt 课件1.1 什么是电力电子技术-电力电子器件电力电子技术高职高专 ppt 课件开关器件IGCT驱动电路GCT4kA/4.5kV IGCT663A/4.5kV IGCTGCT分解部件1.1 什么是电力电子技术-开关器件电力电子技术高职高专 ppt 课件第一节第一节门极可关断（门极可关断（GTOGTO）晶闸管晶闸管1. 1. 结构结构与普通晶闸管的相同点：PNPN四层半导体结构，外部引出阳极、阴极和门极；和普通晶闸管的不同点：GTO是一种多元的功

2、率集成器件，内部包含数十个甚至数百个共阳极的小GTO元，这些GTO元的阴极和门极则在器件内部并联在一起。电力电子技术高职高专 ppt 课件2. 2. 导通关断条件导通关断条件导通：同晶闸管，AK正偏，GK正偏关断：门极加负脉冲电流电力电子技术高职高专 ppt 课件3.特点n全控型n容量大n off5n电流控制型电流关断增益off ：最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最大值IGM之比称为电流关断增益1000A的GTO关断时门极负脉冲电流峰值要200A 。电力电子技术高职高专 ppt 课件第二节第二节 GTRGTR电力晶体管电力晶体管电力晶体管GTR （Giant Transistor，巨型晶体管）耐高电压、大电流的双极结型晶体管（Bipolar Junction TransistorBJT），英文有时候也称为 Power BJT在电力电子技术的范围内，GTR与BJT这两个名称等效。应用应用20世纪80年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸管，但目前又大多被IGBT和电力MOSFET取代电力电子技术高职高专 ppt 课件1.单管GTR n单管GTR的基本工作原理与晶体

3、管相同n作为大功率开关管应用时，GTR工作在截止和导通两种状态。n主要特性是耐压高、电流大、开关特性好2达林顿GTRn单管 GTR的电流增益低，将给基极驱动电路造成负担。达林顿结构是提高电流增益提高电流增益一种有效方式。n达林顿结构由两个或多个晶体管复合而成，可以是PNP型也可以是NPN型，其性质由驱动管来决定n 达林顿GTR的开关速度慢，损耗大 3GTR 模块n将 GTR管芯、稳定电阻、加速二极管、续流二极管等组装成一个单元，然后根据不同用途将几个单元电路组装在一个外壳之内构成GTR模块。n目前生产的GTR模块可将多达6个互相绝缘的单元电路做在同一模块内，可很方便地组成三相桥式电路。 3. GTR3. GTR的二次击穿现象的二次击穿现象一次击穿v集电极电压升高至击穿电压时，Ic迅速增大，出现雪崩击穿；v只要Ic不超过限度，GTR一般不会损坏，工作特性也不变。二次击穿v一次击穿发生时，如果继续增高外接电压，则Ic继续增大，当达到某个临界点时，Uce会突然降低至一个小值，同时导致Ic急剧上升，这种现象称为二次击穿，v二次击穿的持续时间很短，一般在纳秒至微秒范

4、围，常常立即导致器件的永久损坏。必需避免。安全工作区防止二次击穿，采用保护电路，同时考虑器件的安全裕量，尽量使GTR工作在安全工作区。 4.特点n全控型，电流控制型n二次击穿（工作时要防止）n中大容量，开关频率较低第三节第三节功率功率场效应晶体管场效应晶体管（MOSFETMOSFET） GG：栅极栅极D D：漏极漏极S S：源极源极电力MOSFET的结构和电气图形符号a) 内部结构断面示意图 b) 电气图形符号1.1.导通关断条件导通关断条件漏源极导通条件：在栅源极间加正电压在栅源极间加正电压U UGSGS漏源极关断条件：栅源极间电压栅源极间电压U UGSGS为零为零2.2.特点特点n控制级输入阻抗大n驱动电流小n防止静电感应击穿n中小容量，开关频率高n导通压降大（不足）第四节绝缘栅双极晶体管IGBT） n 绝缘栅双极型晶体管简称为IGBT（Insulated Gate Biopolar Transistor）,是80年代中期发展起来的一种新型复合器件复合器件。nIGBT综合了MOSFETMOSFET和GTRGTR的输入阻抗高、工作速度快、通态电压低、阻断电压高、承受

5、电流大的优点。成为当前电力半导体器件的发展方向。1. 结构n复合结构（= MOSFETMOSFET+ +GTRGTR）栅极集电极集电极发射极发射极2.2.导通关断条件导通关断条件驱动原理与电力MOSFET基本相同，属于场控器件，通断由栅射极电压uGE决定导通条件：在栅射极间加正电压在栅射极间加正电压U UGEGE 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。关断条件：栅射极反压或无信号栅射极反压或无信号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。3.特点n高频，容量大n反向耐压低（必须反接二极管）n模块化n驱动和保护有专用芯片其他电力电子器件nMCTMOS控制晶闸管nSIT静电感应晶体管nSITH静电感应晶闸管本章小结1、根据开关器件是否可控分类（1）不可控器件：二极管VD（2）半控器件：普通晶闸管SCR（3）全控器件：GTO、GTR、功率MOSFET、IGBT等。2、根据门极(栅极)驱动信号的不同（1）电流控制器件：驱动功率大，驱动电路复杂，工作频率低。该类器件有SCR、GTO、GTR。（2）电压控制器件：驱动功率小，驱动电路简单可靠，工作频率高。该类器件有P-MOSEET、IGBT。

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