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1、自动化专业英语教程,教学课件,August 18, 2016,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,A 功率半导体器件 1. 课文内容简介：主要介绍专业课电力电子技术中大功率二极管、晶闸管、双向可控硅、门极可关断晶闸管、电力金属氧化物半导体（MOS）场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管、金属氧化物半导体控制的晶闸管、集成门极换向晶闸管的电路符号、伏安控制特性、特点和适用场合等内容。 2. 温习电力电子技术中概述、第一章“晶闸管”等内容。 3. 生词与短语 converter n. 转换器，换流器，变流器 matrix n. 模型
2、，矩阵 diode n. 二极管，半导体二极管 thyristor n. 晶闸管 triac n. 三端双向晶闸管,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,GTO 门极可关断晶闸管 BJT 双极结型晶体管 power MOSFET 电力MOS场效应晶体管 SIT 静态感应晶体管 IGBT 绝缘栅双极型晶体管 MCT MOS控制晶闸管 IGCT 集成门极换向晶闸管 rectification n. 整流 feedback n. 反馈 freewheeling n. 单向传动 snubber n. 缓冲器，减震器 intrinsi
3、c adj. 固有的，体内的，本征 forward biased 正向偏置 conduction n. 导电，传导 emitter n. 发射极,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,reverse biased 反向偏置 leakage current 漏电流 threshold n. 门限，阈限，极限 breakdown n. 击穿，雪崩 recovery n. 恢复 schottky diode 肖基特二极管 workhorse n. 重载，重负荷 thyratron n. 闸流管 breakover n. 导通 la
4、tching current 闭锁电流 holding current 保持电流 phase controlled 相控的 asymmetric adj. 不对称的 force commutated 强制换向,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,SMPS 开关电源 BLDM 无刷直流电动机 stepper motor 步进电动机 hybrid n. 混合 saturation n. 饱和 4.难句翻译 1 Power diodes provide uncontrolled rectification of power an
5、d are used in applications such as electroplating, anodizing, battery charging, welding, power supplies (DCand AC), and variable-frequency drives. 电力二极管提供不可控的整流电源，这些电源有很广的 应用，如：电镀、电极氧化、电池充电、焊接、交直流 电源和变频驱动。,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,2 A gate turn-off thyristor (GTO), as th
6、e name indicates, is basically a thyristor-type device that can be turned on by a small positive gate current pulse, but in addition，has the capability of being turned off by a negative gate current pulse 门极可关断晶闸管，顾名思义，是一种晶闸管类型的器件。同其他晶闸管一样，它可以由一个小的正门极电流脉冲触发，但除此之外，它还能被负门极电流脉冲关断。 3 Such a gate current
7、 pulse of very short duration and very large di/dt has small energy content and can be supplied by multiple MOSFETs in parallel with ultra-low leakage inductance in the drive circuit. 这样一个持续时间非常短、di/dt非常大、能量又较小的门极电流脉冲可以由多个并联的MOSFET来提供，并且驱动电路中的漏感要特别低。,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半
8、导体器件,5.参考译文 A 功率半导体器件 功率半导体器件构成了现代电力电子设备的核心。它们 以通-断开关矩阵的方式被用于电力电子转换器中。开关式功 率变换的效率更高。 现今的功率半导体器件几乎都是用硅材料制造，可分类 如下： 二极管 晶闸管或可控硅 双向可控硅 门极可关断晶闸管 双极结型晶体管 电力金属氧化物半导体场效应晶体管,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,静电感应晶体管 绝缘栅双极型晶体管 金属氧化物半导体控制的晶闸管 集成门极换向晶闸管 二极管 电力二极管提供不可控的整流电源，这些电源有很广的 应用，如：电镀、
9、电极氧化、电池充电、焊接、交直流电源 和变频驱动。它们也被用于变换器和缓冲器的回馈和惯性滑 行功能。典型的功率二极管具有P-I-N结构，即它几乎是纯半 导体层（本征层），位于P-N结的中部以阻断反向电压。,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,图 1-4A-1 二极管符号和伏安特性,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,图1-4A-1给出了二极管符号和它的伏安特性曲线。在 正向偏置条件下，二极管可用一个结偏置压降和连续变化的 电阻来表示，这样可画出一条斜率
10、为正的伏安特性曲线。典 型的正向导通压降为1.0伏。导通压降会引起导通损耗，必须 用合适的吸热设备对二极管进行冷却来限制结温上升。在反 向偏置条件下，由于少数载流子的存在，有很小的泄漏电流 流过，泄漏电流随电压逐渐增加。如果反向电压超过了临界 值，叫做击穿电压，二极管雪崩击穿，雪崩击穿指的是当反 向电流变大时由于结功率损耗过大造成的热击穿。 电力二极管分类如下: 标准或慢速恢复二极管 快速恢复二极管 肖特基二极管,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,晶闸管 闸流管或可控硅一直是工业上用于大功率变换和控制的 传统设备。50年
11、代后期，这种装置的投入使用开辟了现代固 态电力电子技术。术语“晶闸管”来自与其相应的充气管等效 装置，闸流管。通常，晶闸管是个系列产品的总称，包括可 控硅、双向可控硅、门极可关断晶闸管、金属氧化物半导体 控制的晶闸管、集成门极换向晶闸管。晶闸管可分成标准或 慢速相控型，快速开关型，电压回馈逆变器型。逆变器型现 已淘汰。 图1-4A-2给出了晶闸管符号和它的伏安特性曲线。基本 上，晶闸管是一个三结P-N-P-N 器件，器件内P-N-P 和N-P- N 两个三极管按正反馈方式连接。,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,P1U4
12、A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,晶闸管可阻断正向和反向电压（对称阻断）。当阳极为 正时，晶闸管可由一个短暂的正门极电流脉冲触发导通；但 晶闸管一旦导通，门极即失去控制晶闸管关断的能力。晶闸 管也可由阳极过电压、阳极电压的上升率（dv/dt）、结温的 上升、PN结上的光照等产生误导通。 在门电流IG = 0时，如果将正向电压施加到晶闸管上， 由于中间结的阻断会产生漏电流；如果电压超过临界极限 （转折电压），晶闸管进入导通状态。随着门极控制电流IG 的增加，正向转折电压随之减少，最后，当门极控制电流 IG= IG3时，整个正向阻断
13、区消失，晶闸管的工作状态就和 二极管一样了。在晶闸管的门极出现一个最小电流，即阻塞 电流，晶闸管将成功导通。,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,在导通期间，如果门极电流是零并且阳极电流降到临界 极限值以下，称作维持电流，晶闸管转换到正向阻断状态。 相对反向电压而言，晶闸管末端的P-N 结处于反向偏置状 态。现在的晶闸管具有大电压（数千伏）、大电流（数千 安）额定值。 双向可控硅 双向可控硅有复杂的复结结构，但从功能上讲，它是在 同一芯片上一对反并联的相控晶闸管。图1-4A-3给出了双向 可控硅的符号。在电源的正半周和负半
14、周双向可控硅通过施 加门极触发脉冲触发导通。在+工作方式，T2端为正，双 向可控硅由正门极电流脉冲触发导通。在-工作方式，T1 端为正，双向可控硅由负门极电流脉冲触发导通。,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,双向可控硅比一对反并联 的晶闸管便宜和易于控制，但 它的集成结构有一些缺点。由 于少数载流子效应，双向可控 硅的门极电流敏感性较差，关 断时间较长。由于同样的原 因，重复施加的dv/dt 额定值较 低，因此用于感性负载比较困 难。双向可控硅电路必须有精 心设计的RC 缓冲器。双向可控 硅用于电灯的亮度调节、加热 控制
15、、联合型电机驱动、50/60 赫兹电源频率的固态继电器。,图 1-4A-3 双向可控硅符号,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,门极可关断晶闸管 门极可关断晶闸管，顾名思义，是一种晶闸管类型的器 件。同其他晶闸管一样，它可以由一个小的正门极电流脉冲 触发，但除此之外，它还能被负门极电流脉冲关断。GTO 的关断能力来自由门极转移P-N-P 集电极的电流，因此消除 P-N-PN-P-N 的正反馈效应。GTO 有非对称和对称电压阻 断两种类型，分别用于电压回馈和电流回馈变换器。 GTO 的阻断电流增益定义为阳极电流与阻断所需的负门极电流之 比，典型值为4或5，非常低。这意味着6000安培的GTO 需 要1,500安培的门极电流脉冲。,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,但是，脉冲化的门极电 流和与其相关的能量非常 小，用低压电力MOS场效应 晶体管提供非常容易。GTO 被用于电机驱动、静态无功 补偿器和大容量AC/DC 电 源。大容量GTO的出现取代 了强迫换流、电压回馈的可 控硅换流器。图1-4A-4给出 了GTO的符号。,P1U4A Power Semiconductor Devices 第一部分第四单元课文A 功率半导体器件,电力M
