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1、1.2电力电子器件,1.2.1晶闸管,晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（Silicon Controlled RectifierSCR）1956年美国贝尔实验室（Bell Lab）发明了晶闸管1957年美国通用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品1958年商业化开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型普通晶闸管，广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件,1、晶闸管的结构具有四层PNPN结构、三端引出线(A、K、G)
2、的器件。常见的外形有两种：螺栓型和平板型。,2、结构和图形符号,1.2.2 晶闸管的工作原理,1、晶闸管工作原理的实验说明由电源、晶闸管的阳极和阴极、白炽灯组成晶闸管主电路；由电源、开关S、晶闸管的门极和阴极组成控制电路（触发电路）。,通过上述实验可知，晶闸管导通必须同时具备两个条件:（1）晶闸管主电路加正向电压。 （2）晶闸管控制电路加合适的正向电压。 晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，故晶闸管为半控型器件。为使晶闸管关断，必须使其阳极电流减小到一定数值以下，这只有通过使阳极电压减小到零或反向的方法来实现。,2、晶闸管工作原理的等效电路说明 当晶闸管阳极承受正向电压，控制极也加正向电压时，
3、形成了强烈的正反馈，正反馈过程如下：IGIB2IC2(IB1)IC1IB2,晶闸管导通之后，它的导通状态完全依靠管子本身的正反馈作用来维持，即使控制极电流消失，晶闸管仍将处于导通状态。因此，控制极的作用仅是触发晶闸管使其导通，导通之后，控制极就失去了控制作用。,要想关断晶闸管可采用的方法有:将阳极电源断开；改变晶闸管的阳极电压的方向，即在阳极和阴极间加反向电压。,1.2.3电力MOSFET,电力MOSFET是一种全控型器件，可以方便地进行开关控制，广泛用于各种开关电源。MOSFET的类型很多，按导电沟道可分为P沟道和N沟道；根据栅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
4、管一般为N沟道增强型。,P-MOSFET常采用垂直导电结构，称VMOSFET（Vertical MOSFET），这种结构可提高MOSFET器件的耐电压、耐电流的能力。 一个MOSFET器件实际上是由许多小单元并联组成,a） 结构图 b） 符号（N沟道） c） 符号（P沟道）,MOSFET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UGS，则栅极上的正电压将其下面的P基区中的空穴推开，而将电子吸引到栅极下的P基区的表面。当UGS大于开启电压UT时，栅极下P基区表面的电子浓度将
5、超过空穴浓度，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沟道使PN结消失，漏极和源极间开始导电。UGS数值越大，P-MOSFET导电能力越强，ID也就越大。,电力MOSFET是一种电压控制型的器件。驱动电路简单，需要的驱动功率小。开关时间在10100ns之间，工作频率可达100kHz以上，是主要电力电子器件中最高的。 电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置。,1.2.4 IGBT,IGBT也是一种全控型器件。广泛地用于普通工业控制领域。IGBT的基本结构与P-MOSFET结构十分相似，相当于一个用MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。,仔细观察发现其内部实际上包含了两个双极型晶体管P+NP及N+PN，它们又组合成了一个等效的晶闸管。这个等效晶闸管将在IGBT器件使用中引起一种“擎住效应”，会影响IGBT的正常关断，引起过热。,IGBT的开通与关断由栅极电压控制。栅极上加正向电压时MOSFET内部形成沟道，使IGBT高阻断态转入低阻通态。在栅极加上反向电压后，MOSFET中的导电沟道消除，PNP型晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。,
