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1、第第2章章 电力电子器件电力电子器件2.12.1电力电子器件概述电力电子器件概述电力电子器件概述电力电子器件概述2.22.2不可控器件不可控器件不可控器件不可控器件二极管二极管二极管二极管2.32.3半控型器件半控型器件半控型器件半控型器件晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管2.42.4典型全控型器件典型全控型器件典型全控型器件典型全控型器件2.52.5其他新型电力电子器件其他新型电力电子器件其他新型电力电子器件其他新型电力电子器件2.62.6功率集成电路与集成电力电子模块功率集成电路与集成电力电子模块功率集成电路与集成电力电子模块功率集成电路与集成电力电子模块本章小结本章小结本章小结本章小结电力电子器件
2、概述最新最新课件电子技术的基础电子技术的基础 电子器件：晶体管和集成电路电子器件：晶体管和集成电路电力电子电路的基础电力电子电路的基础 电力电子器件电力电子器件本章主要内容：本章主要内容：概述电力电子器件的概述电力电子器件的概念概念、特点特点和和分类分类等问题。等问题。介绍常用电力电子器件的介绍常用电力电子器件的工作原理工作原理、基本特性基本特性、主主要参数要参数以及选择和使用中应注意问题。以及选择和使用中应注意问题。第第2章章 电力电子器件电力电子器件引言引言电力电子器件概述最新最新课件2.1.1 电力电子器件的概念和特征电力电子器件的概念和特征2.1.2 应用电力电子器件的系统组成应用电力
3、电子器件的系统组成2.1.3 电力电子器件的分类电力电子器件的分类2.1.4 本章内容和学习要点本章内容和学习要点2.1 电力电子器件概述电力电子器件概述电力电子器件概述最新最新课件1 1）概念）概念: :电力电子器件电力电子器件（Power Electronic Device） 可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。主电路（主电路（Main Power Circuit） 电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。2 2）分类）分类: : 电真空器件电真空器件 (汞弧整流器、闸流管) 半导体器件半导体器件 (采用的主要材料硅）仍然2.1.1 电力电子器件的概念和特
4、征电力电子器件的概念和特征电力电子器件电力电子器件电力电子器件概述最新最新课件能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件。器件。电力电子器件一般都工作在开关状态。电力电子器件一般都工作在开关状态。电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。一般都要安装散热器。2.1.1 电力电子器件的概念和特征电力电子器件的概念和特征3）同处理信息的电子器件相比的一般特征：）同处理信息的电子器件相比的一般特征：
5、电力电子器件概述最新最新课件通态损耗通态损耗是器件功率损耗的主要成因。是器件功率损耗的主要成因。器件开关频率较高时，器件开关频率较高时，开关损耗开关损耗可能成为器件功率损可能成为器件功率损耗的主要因素。耗的主要因素。主要损耗主要损耗通态损耗通态损耗断态损耗断态损耗开关损耗开关损耗关断损耗关断损耗开通损耗开通损耗2.1.1 电力电子器件的概念和特征电力电子器件的概念和特征 电力电子器件的损耗电力电子器件的损耗电力电子器件概述最新最新课件电力电子系统：由电力电子系统：由控制电路控制电路、驱动电路驱动电路、保护电路保护电路 和以电力电子器件为核心的和以电力电子器件为核心的主电路主电路组成。组成。图图
6、2-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成电力电子器件在实际应用中的系统组成控控制制电电路路检测检测电路电路驱动驱动电路电路RL主电路主电路V1V2保护保护电路电路在主电路在主电路和控制电和控制电路中附加路中附加一些电路，一些电路，以保证电以保证电力电子器力电子器件和整个件和整个系统正常系统正常可靠运行可靠运行2.1.2 应用电力电子器件系统组成应用电力电子器件系统组成电气隔离电气隔离控制电路控制电路电力电子器件概述最新最新课件半控型器件（半控型器件（Thyristor） 通过控制信号可以控制其导通而不能控通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。制其关断。全控型器件（全控型器件（IGBT,
7、MOSFET) ) 通过控制信号既可控制其导通又可控制通过控制信号既可控制其导通又可控制其关其关 断，又称自关断器件。断，又称自关断器件。不可控器件不可控器件( (PowerDiode) ) 不能用控制信号来控制其通断不能用控制信号来控制其通断, , 因此也因此也就不需要驱动电路。就不需要驱动电路。2.1.3 电力电子器件的分类电力电子器件的分类按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：电力电子器件概述最新最新课件电流驱动型电流驱动型 通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者 关断的控制。关断的控制。电压驱动型电
8、压驱动型 仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。号就可实现导通或者关断的控制。2.1.3 电力电子器件的分类电力电子器件的分类 按照驱动电路信号的性质，分为两类：按照驱动电路信号的性质，分为两类：电力电子器件概述最新最新课件本章内容本章内容: :介绍各种器件的介绍各种器件的工作原理工作原理、基本特性基本特性、主要参数主要参数以以及选择和使用中应注意的一些问题。及选择和使用中应注意的一些问题。学习要点学习要点: :最重要的是掌握其最重要的是掌握其基本特性基本特性。掌握电力电子器件的型号掌握电力电子器件的型号命名法命名法，
9、以及其，以及其参数和特参数和特性曲线的使用方法性曲线的使用方法。可能会对主电路的其它电路元件有可能会对主电路的其它电路元件有特殊的要求特殊的要求。2.1.4 本章内容和学习要点本章内容和学习要点电力电子器件概述最新最新课件2.2.1 PN PN结与电力二极管的工作原理结与电力二极管的工作原理2.2.2 电力二极管的基本特性电力二极管的基本特性2.2.3 电力二极管的主要参数电力二极管的主要参数2.2.4 电力二极管的主要类型电力二极管的主要类型2.2 不可控器件不可控器件电力二极管电力二极管电力电子器件概述最新最新课件 PowerDiode结结构构和和原原理理简简单单，工工作作可可靠靠，自自2
10、0世纪世纪50年代初期就获得应用。年代初期就获得应用。快快恢恢复复二二极极管管和和肖肖特特基基二二极极管管，分分别别在在中中、高高频频整整流流和和逆逆变变，以以及及低低压压高高频频整整流流的的场场合合，具具有不可替代的地位。有不可替代的地位。2.2 不可控器件不可控器件电力二极管电力二极管引言引言整流二极管及模块整流二极管及模块电力电子器件概述最新最新课件基基本本结结构构和和工工作作原原理理与与信信息息电电子子电电路路中中的的二二极极管管一样。一样。由由一一个个面面积积较较大大的的PN结结和和两两端端引引线线以以及及封封装装组组成成的。的。从从外外形形上上看看，主主要要有有螺螺栓栓型型和和平平
11、板型两种封装。板型两种封装。图图2-2电力二极管的外形、结构和电气电力二极管的外形、结构和电气图形符号图形符号a)外形外形b)结构结构c)电气图形符号电气图形符号2.2.1PN结与电力二极管的工作原理结与电力二极管的工作原理AKAKa)IKAPNJb)c)AK电力电子器件概述最新最新课件电力电子器件概述最新最新课件 状状态参数态参数正向导通正向导通反向截止反向截止反向击穿反向击穿电流电流正向大正向大几乎为零几乎为零反向大反向大电压电压维持维持1V反向大反向大反向大反向大阻态阻态低阻态低阻态高阻态高阻态二极管的基本原理就在于二极管的基本原理就在于PN结的单向导电性这一主要结的单向导电性这一主要特
12、征特征。PN结的反向击穿（两种形式结的反向击穿（两种形式)雪崩击穿雪崩击穿齐纳击穿齐纳击穿均可能导致热击穿均可能导致热击穿2.2.1PN结与电力二极管的工作原理结与电力二极管的工作原理PN结的状态结的状态电力电子器件概述最新最新课件主要指其主要指其伏安特性伏安特性门门槛槛电电压压UTO，正正向向电电流流IF开开始始明明显显增增加加所所对对应应的的电压。电压。与与IF对对应应的的电电力力二二极极管管两两端端的的电电压压即即为为其其正正向向电电压降压降UF。承承受受反反向向电电压压时时，只只有有微微小小而而数数值值恒恒定定的的反反向向漏电流。漏电流。图图2-4电力二极管的伏安特性电力二极管的伏安特
13、性2.2.2 电力二极管的基本特性电力二极管的基本特性1) 静态特性静态特性IOIFUTOUFU电力电子器件概述最新最新课件额额定定电电流流在在指指定定的的管管壳壳温温度度和和散散热热条条件件下下，其其允允许许流流过过的的最最大大工工频频正正弦弦半半波电流波电流的平均值的平均值。IF(AV)是是按按照照电电流流的的发发热热效效应应来来定定义义的的，使使用用时时应应按按有有效效值值相相等等的的原原则则来来选选取取电电流流定额，并应留有一定的裕量。定额，并应留有一定的裕量。2.2.3 电力二极管的主要参数电力二极管的主要参数1)正向平均电流正向平均电流IF(AV)电力电子器件概述最新最新课件在在指
14、指定定温温度度下下，流流过过某某一一指指定定的的稳稳态态正正向向电电流流时时对对应的正向压降。应的正向压降。3） 反向重复峰值电压反向重复峰值电压URRM对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。使用时，应当留有两倍的裕量。使用时，应当留有两倍的裕量。 4）反向恢复时间）反向恢复时间trrtrr= td+ tf2.2.3 电力二极管的主要参数电力二极管的主要参数2）正向压降正向压降UF电力电子器件概述最新最新课件结温是指管芯结温是指管芯PN结的平均温度，用结的平均温度，用TJ表示。表示。TJM是是指指在在PN结结不不致致损损坏坏的的前前提提下下所所
15、能能承承受受的的最最高高平均温度。平均温度。TJM通常在通常在125175 C范围之内。范围之内。6)浪涌电流浪涌电流IFSM指指电电力力二二极极管管所所能能承承受受最最大大的的连连续续一一个个或或几几个个工工频频周期的过电流。周期的过电流。2.2.3 电力二极管的主要参数电力二极管的主要参数5）最高工作结温）最高工作结温TJM电力电子器件概述最新最新课件1) 普通二极管（普通二极管（GeneralPurposeDiode）又称整流二极管又称整流二极管（RectifierDiode）多用于开关频率不高（多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路以下）的整流电路其反向恢复时间较长其反向恢复时间
16、较长正向电流定额和反向电压定额可以达到很高正向电流定额和反向电压定额可以达到很高按按照照正正向向压压降降、反反向向耐耐压压、反反向向漏漏电电流流等等性性能能，特别是反向恢复特性的不同介绍。特别是反向恢复特性的不同介绍。2.2.4 电力二极管的主要类型电力二极管的主要类型电力电子器件概述最新最新课件简称快速二极管简称快速二极管快恢复外延二极管快恢复外延二极管 （FastRecoveryEpitaxialDiodesFRED），其其trr更短（可低于更短（可低于50ns），）， UF也很低（也很低（0.9V左右）左右），但其反向耐压多在，但其反向耐压多在1200V以下。以下。从性能上可分为从性能上
17、可分为快速恢复快速恢复和和超快速恢复超快速恢复两个等级。两个等级。前者前者trr为数百纳秒或更长，后者则在为数百纳秒或更长，后者则在100ns以下，以下，甚至达到甚至达到2030ns。2.2.4 电力二极管的主要类型电力二极管的主要类型2) 快恢复二极管快恢复二极管 （FastRecoveryDiodeFRD）电力电子器件概述最新最新课件肖特基二极管的肖特基二极管的弱点弱点反向耐压提高时正向压降会提高，多用于反向耐压提高时正向压降会提高，多用于200V以下。以下。反向稳态损耗不能忽略，必须严格地限制其工作温度。反向稳态损耗不能忽略，必须严格地限制其工作温度。肖特基二极管的肖特基二极管的优点优点
18、反向恢复时间很短（反向恢复时间很短（1040ns）。）。正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲。正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲。反向耐压较低时其正向压降明显低于快恢复二极管。反向耐压较低时其正向压降明显低于快恢复二极管。效率高，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还小。效率高，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还小。2.2.4 电力二极管的主要类型电力二极管的主要类型3. 肖特基二极管肖特基二极管 以以金金属属和和半半导导体体接接触触形形成成的的势势垒垒为为基基础础的的二二极极管管称称为为肖肖特特基基势势垒垒二二极极管管（Schottky Barrier Diode SBD）。）。电
19、力电子器件概述最新最新课件2.3 半控型器件半控型器件晶闸管晶闸管2.3.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理2.3.2 晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性2.3.3 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数2.3.4 晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件电力电子器件概述最新最新课件2.3 半控型器件半控型器件晶闸管晶闸管引言引言1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管。年美国贝尔实验室发明了晶闸管。1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。1958年商业化。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。开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应
20、用的崭新时代。20世纪世纪80年代以来，开始被全控型器件取代。年代以来，开始被全控型器件取代。能能承承受受的的电电压压和和电电流流容容量量最最高高，工工作作可可靠靠，在在大大容容量量的场合具有重要地位。的场合具有重要地位。晶晶闸闸管管（Thyristor）：晶晶体体闸闸流流管管，可可控控硅硅整整流器流器（SiliconControlledRectifierSCR）电力电子器件概述最新最新课件图图2-17晶闸管的外形、结构和电气图形符号晶闸管的外形、结构和电气图形符号a)外形外形b)结构结构c)电气图形符号电气图形符号2.3.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理外形有外形有螺栓型螺栓
21、型和和平板型平板型两种封装。两种封装。有三个联接端。有三个联接端。螺螺栓栓型型封封装装，通通常常螺螺栓栓是是其其阳阳极极，能能与与散散热热器器紧紧密联接且安装方便。密联接且安装方便。平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。电力电子器件概述最新最新课件2.3.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理常用晶闸管的结构螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构电力电子器件概述最新最新课件应在晶闸管的阳极与阴极之间加正向电压。应在晶闸管的阳极与阴极之间加正向电压。应在晶闸管的门极与阴极之间也加正向电压和电流。应在晶闸管的门极与阴极之间也加正向电压和电流
22、。晶晶闸闸管管一一旦旦导导通通，门门极极就就失失去去控控制制作作用用。( (半控型器件) )要要使使晶晶闸闸管管关关断断，只只能能使使晶晶闸闸管管的的电电流流降降到到接接近近于于零的某一数值以下，或承受反向电压零的某一数值以下，或承受反向电压 。为什么会有上述的开关特性呢？为什么会有上述的开关特性呢？欲使晶闸管导通须具备以下两个条件：欲使晶闸管导通须具备以下两个条件：2.3.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理27电力电子器件概述最新最新课件2.3.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理式中式中 1和和 2分别是晶体管分别是晶体管V1和和V2的共基极电流增益；的共基极电流
23、增益；ICBO1和和ICBO2分别是分别是V1和和V2的共基极漏的共基极漏电流。由以上式可得电流。由以上式可得 ：图图2-18晶闸管的双晶体管模型及其工作原理晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a)双晶体管模型双晶体管模型b)工作原理工作原理 按晶体管的工作原理按晶体管的工作原理 ，得：得：（2-10）电力电子器件概述最新最新课件2.3.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理图图2-18晶闸管的双晶体管模型及其工作原理晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a)双晶体管模型双晶体管模型b)工作原理工作原理合S，IG0Ib2Ic2(Ib1)Ic129电力电子器件概述最新最新课件2.3.1 晶闸管的
24、结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理在低发射极电流下在低发射极电流下 是很小的，而当发射极电流建立起来之是很小的，而当发射极电流建立起来之后，后， 迅速增大。迅速增大。( (形成强烈形成强烈正反馈正反馈，维持器件，维持器件自锁导通自锁导通，不再需要触发电流不再需要触发电流) ) 阻阻断断状状态态：IG=0， 1+ 2很很小小。流流过过晶晶闸闸管管的的漏漏电电流流稍稍大大于于两个晶体管漏电流之和。两个晶体管漏电流之和。开开通通状状态态( (门门极极触触发发) )：注注入入触触发发电电流流使使晶晶体体管管的的发发射射极极电电流流增增大大以以致致 1+ 2趋趋近近于于1 1的的话话，流流过过晶晶闸闸
25、管管的的电电流流IA，将将趋近于无穷大，实现饱和导通。趋近于无穷大，实现饱和导通。IA实际由外电路实际由外电路决定。决定。（2-10）电力电子器件概述最新最新课件2.3.1 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应阳极电压上升率阳极电压上升率du/dt过高过高结温较高结温较高光触发光触发光光触触发发可可以以保保证证控控制制电电路路与与主主电电路路之之间间的的良良好好绝绝缘缘而而应应用用于于高高压压电电力力设设备备中中，称称为为光光控控晶晶闸闸管管（LightTriggeredThyristorLTT）。只有门极触发
26、是最精确、迅速而可靠的控制手段只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段。其他几种可能导通的情况其他几种可能导通的情况：电力电子器件概述最新最新课件2.3.2 晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性承承受受反反向向电电压压时时，不不论论门门极极是是否否有有触触发发电电流流，晶晶闸闸管都不会导通。管都不会导通。承承受受正正向向电电压压时时，仅仅在在门门极极有有触触发发电电流流的的情情况况下下晶晶闸管才能开通。闸管才能开通。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。要要使使晶晶闸闸管管关关断断，只只能能使使晶晶闸闸管管的的电电流流降降到到接接近近于于零的某一数值以下，或承受
27、反向电压零的某一数值以下，或承受反向电压 。DATASHEET晶闸管正常工作时的特性总结如下：晶闸管正常工作时的特性总结如下：电力电子器件概述最新最新课件2.3.2 晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性当当IG=0时，时，UAK0，处于阻断，处于阻断状态，漏电流很小；状态，漏电流很小；当当UAK正向转折电压正向转折电压UbO时，时，IA急剧急剧，开通，开通，UAK1V；IG越大，电压转折值越小；越大，电压转折值越小；若若IG0，且，且IA至至IH（维持电（维持电流），则回到正向阻断状态；流），则回到正向阻断状态；当当UAKIG1IG电力电子器件概述最新最新课件导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电
28、流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。IH称为维持电流。晶闸管上施加反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性 阴极是晶闸管主电路与控制电路的公共端2.3.2 晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性34电力电子器件概述最新最新课件晶闸管的门极触发电流从门极流入晶闸管，从阴极流出门极触发电流也往往是通过触发电路在门极和阴极之间施加触发电压而产生的晶闸管的门极和阴极之间是PN结J3，其伏安特性称为门门极极伏伏安安特特性性。为保证可靠、安全的触发，触发电路所提供的触发电压、电流和功率应限制在可靠触发区。2.3.2 晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性35电力电子器件概述最新最新课件晶闸管
29、的门极晶闸管的门极伏安特性伏安特性图中ABCGFED所围成的区域为可靠触发区图中阴影部分为不触发区图中ABCJIH所围成的区域为不可靠触发区PGMBCDAEGFLK0IFGMUGTUFGMIGTUGTUGDIGTIGDABCIHJ图2-20 晶闸管门极伏安特性2.3.2 晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性36电力电子器件概述最新最新课件2.3.3 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数断态重复峰值电压断态重复峰值电压UDRM在在门门极极断断路路而而结结温温为为额额定定值值时时，允允许重复加在器件上的正向峰值电压许重复加在器件上的正向峰值电压。反向重复峰值电压反向重复峰值电压URRM在在门门极极断断路路
30、而而结结温温为为额额定定值值时时，允允许重复加在器件上的反向峰值电压。许重复加在器件上的反向峰值电压。通态（峰值）电压通态（峰值）电压UTM晶晶闸闸管管通通以以某某一一规规定定倍倍数数的的额额定定通通态平均电流时的瞬态峰值电压。态平均电流时的瞬态峰值电压。通通 常常 取取 晶晶 闸闸 管管 的的UDRM和和URRM中中较较小小的的标标值值作作为为该该器器件件的的额定电压额定电压UTN。选选用用时时，一一般般取取额额定定电电压压为为正正常常工工作作时时晶晶闸闸管管所所承承受受峰峰值电压值电压23倍。倍。使用注意：使用注意：1）电压定额电压定额国标系列：国标系列：1 1，2 2，3 3，1010，
31、1212，1414，电力电子器件概述最新最新课件2.3.3 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数1）电压定额电压定额通通态平均平均值电压（管（管压降）降） 0.40.50.60.70.80.91.01.11.2ABCDEFGHI38电力电子器件概述最新最新课件2.3.3 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数通态平均电流通态平均电流 IT(AV）在环境温度为在环境温度为40 C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电。标称其额定电流的参数。流的参数。使用时应按使用
32、时应按有效值相等的原则有效值相等的原则来选取晶闸管。来选取晶闸管。( (有效值为有效值为1.57 1.57 IT(AV）) )维持电流维持电流 IH使晶闸管维持导通所必需的最小电流。使晶闸管维持导通所必需的最小电流。擎住电流擎住电流 IL晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后， 能维持导通所需能维持导通所需的最小电流。的最小电流。对同一晶闸管来说对同一晶闸管来说，通常通常IL约为约为IH的的24倍倍。浪涌电流浪涌电流ITSM指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流最大正向
33、过载电流 。2 2）电流定额电流定额电力电子器件概述最新最新课件举例说明：举例说明：正弦半波电流平均值IT (AV)、电流有效值IT 和电流最大值Im三者的关系为：各种有直流分量的电流波形，其电流波形的有效值I与平均值Id之比，称为这个电流的波形系数，用Kf 表示。因此，在正弦半波情况下电流波形系数为： 2.3.3 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数40电力电子器件概述最新最新课件2.3.3 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数41电力电子器件概述最新最新课件2.3.3 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数42电力电子器件概述最新最新课件电流系列值：1,3,5,10,20,50，100 2.3.3 晶闸
34、管的主要参数晶闸管的主要参数SCR的使用：选择器件时， 43电力电子器件概述最新最新课件例 两个不同的电流波形（阴影斜线部分）如图所示，分别流经晶闸管，若各波形的最大值Im=100A，试计算各波形下晶闸管的电流平均值IdT1、IdT2，电流有效值IT1、IT2。解：44电力电子器件概述最新最新课件型号：举例 KP100-10E国产晶闸管的型号命名（JB1144-75部颁发标准）主要由四部分组成， 各部分的含义见下表。 第一部分用字母“K”表示主称为晶闸管。 第二部分用字母表示晶闸管的类别。 第三部分用数字表示晶闸管的额定通态电流值。 第四部分用数字表示重复峰值电压级数。 第五部分用字母表示管压
35、降等级2.3.3 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数45电力电子器件概述最新最新课件第一部分：第一部分：主称主称第二部分：类别第二部分：类别第三部分：额定通第三部分：额定通态电流态电流第四部分：第四部分：重复峰值重复峰值电压级数电压级数字母字母含义含义字母字母含义含义数字数字含义含义数字数字含义含义K晶闸晶闸管管P普通反向普通反向阻断型阻断型11A1100V55A2200V1010A3300V2020A4400VK快速反向快速反向阻断型阻断型3030A5500V5050A6600V100100A7700V200200A8800VS双向型双向型300300A9900V400400A101000V5
36、00500A121200V141400V46电力电子器件概述最新最新课件2.3.3 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数 除开通时间除开通时间tgt和关断时间和关断时间tq外，还有：外，还有：断态电压临界上升率断态电压临界上升率du/dt 指指在在额额定定结结温温和和门门极极开开路路的的情情况况下下，不不导导致致晶晶闸闸管管从从断断态态到通到通 态转换的外加电压最大上升率。态转换的外加电压最大上升率。 电电压压上上升升率率过过大大，使使充充电电电电流流足足够够大大，就就会会使使晶晶闸闸管管误误导导通通 。 通态电流临界上升率通态电流临界上升率di/dt 指指在在规规定定条条件件下下，晶晶闸闸管管能
37、能承承受受而而无无有有害害影影响响的的最最大大通通态态电流上升率。电流上升率。 如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。3 3）动态参数动态参数电力电子器件概述最新最新课件2.3.4晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件有有快速晶闸管快速晶闸管和和高频晶闸管高频晶闸管。开关时间以及开关时间以及du/dt和和di/dt耐量都有明显改善。耐量都有明显改善。普普通通晶晶闸闸管管关关断断时时间间数数百百微微秒秒，快快速速晶晶闸闸管管数数十十微微秒秒，高频晶闸管高频晶闸管10 s左右左右。高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高。高频晶闸管的不
38、足在于其电压和电流定额都不易做高。由于工作频率较高，不能忽略其开关损耗的发热效应。由于工作频率较高，不能忽略其开关损耗的发热效应。在火车机车上使用。DATASHEET1 1）快速晶闸管快速晶闸管（FastSwitchingThyristorFST)电力电子器件概述最新最新课件2.3.4晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件2 2）双双向向晶晶闸闸管管（TriodeACSwitchTRIAC或或Bidirectionaltriodethyristor）图图2-24 2-24 双向晶闸管的电气双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性图形符号和伏安特性a)电气图形符号电气图形符号b)伏安特性伏安特性a)b)IO
39、UIG= =0GT1T2可认为是一对反并联联可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。接的普通晶闸管的集成。有两个主电极有两个主电极T1和和T2，一个门极一个门极G。在第在第和第和第IIIIII象限有对象限有对称的伏安特性。称的伏安特性。不用平均值而用有效值不用平均值而用有效值来表示其额定电流值来表示其额定电流值。应用在交流调压、调功(率)电路、固态开关(无触点)DATASHEET电力电子器件概述最新最新课件2.3.4晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件3)逆逆导导晶晶闸闸管管（Reverse ConductingThyristorRCT）a)KGAb)UOIIG= =0图图2-25逆导晶闸管的电
40、气逆导晶闸管的电气图形符号和伏安特性图形符号和伏安特性a)电气图形符号电气图形符号b)伏安特性伏安特性将晶闸管反并联一将晶闸管反并联一个二极管制作在同个二极管制作在同一管芯上的功率集一管芯上的功率集成器件。成器件。具有正向压降小、具有正向压降小、关断时间短、高温关断时间短、高温特性好、额定结温特性好、额定结温高等优点。高等优点。电力电子器件概述最新最新课件2.3.4晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件4)光光控控晶晶闸闸管管（LightTriggeredThyristorLTT）AGKa)AK光强度光强度强强弱弱b)OUIA图图2-26光控晶闸管的电气光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性图形符号和伏
41、安特性a)电气图形符号电气图形符号b)伏安特性伏安特性又称光触发晶闸管，又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光是利用一定波长的光照信号触发导通的晶照信号触发导通的晶闸管。闸管。光触发保证了主电路光触发保证了主电路与控制电路之间的绝与控制电路之间的绝缘，且可避免电磁干缘，且可避免电磁干扰的影响。扰的影响。因此目前在高压大功因此目前在高压大功率的场合。率的场合。电力电子器件概述最新最新课件作业题作业题： 图中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，图中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，求其电流平均值求其电流平均值IdT和电流有效值和电流有效值IT。如果晶闸管的额定电。如果晶闸管的额定电流为流为
42、100A，不考虑安全裕量，允许流过以上波形的平均电，不考虑安全裕量，允许流过以上波形的平均电流是多少？流是多少？52电力电子器件概述最新最新课件2.4典型全控型器件典型全控型器件2.4.1 门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管2.4.2 电力晶体管电力晶体管2.4.3 电力场效应晶体管电力场效应晶体管2.4.4 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管电力电子器件概述最新最新课件2.4典型全控型器件典型全控型器件引言引言门门极极可可关关断断晶晶闸闸管管在在晶晶闸闸管管问问世世后后不不久久出现。出现。20世世纪纪80年年代代以以来来，电电力力电电子子技技术术进进入入了了一一个崭新时代。个崭新时代。典典型型代
43、代表表门门极极可可关关断断晶晶闸闸管管、电电力力晶晶体体管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管。管、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管。电力电子器件概述最新最新课件2.4典型全控型器件典型全控型器件引言引言常用的常用的典型全控型器件典型全控型器件电力MOSFETIGBT单管及模块电力电子器件概述最新最新课件2.4.1 门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管GTOGTO（Gate Turn-Off Thyristor），门极信号不仅能控制其导通，也能控制其关断。门极施加负的脉冲电流使其关断门极施加负的脉冲电流使其关断可关断的两个主要因素：结构：内部包含着数百个共阳极的小GTO元，它们的门极和阴极分别并
44、联在一起。参数：晶闸管导通后V1和V2的总回路增益1+2常为1.15左右；而GTO的1+2非常接近1，处于临界饱和状态。56电力电子器件概述最新最新课件2.4.2 电力晶体管电力晶体管BJT/GTR结构结构工作原理工作原理与三极管的工作原理相同输出特性输出特性截止区截止区放大区放大区饱和区饱和区OIcib3ib2ib1ib1ib2ib3Uce57电力电子器件概述最新最新课件2.4.2电力晶体管电力晶体管一次击穿一次击穿：集电极电压升高至击穿电压时，集电极电压升高至击穿电压时，Ic迅速增大。迅速增大。只要只要Ic不超过限度，不超过限度，GTR一般不会损坏，工作特性也不变。一般不会损坏，工作特性也
45、不变。 二次击穿二次击穿：一次击穿发生时，一次击穿发生时，Ic突然急剧上升，电压陡然下降。突然急剧上升，电压陡然下降。常常立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变常常立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变 。安安 全全 工工 作作 区区 （ SafeOperatingAreaSOA）最最高高电电压压UceM、集集电电极极最最大大电电流流IcM、最最大大耗耗散散功功率率PcM、二次击穿临界线限定。二次击穿临界线限定。SOAOIcIcMPSBPcMUceUceM图图2-18GTR的安全工作区的安全工作区GTR的二次击穿现象与安全工作区的二次击穿现象与安全工作区58电力电子器件概述最新最新
46、课件2.4.3电力场效应晶体管电力场效应晶体管P-MOSFETP-MOSFET主要是N沟道增强型特点特点用栅极电压来控制漏极电流用栅极电压来控制漏极电流驱动电路简单，需要的驱动功率小。驱动电路简单，需要的驱动功率小。开关速度快，工作频率高。开关速度快，工作频率高。热稳定性优于热稳定性优于GTR。电电流流容容量量小小，耐耐压压低低，一一般般只只适适用用于于功功率率不超过不超过10kW的电力电子装置的电力电子装置 。电力电子器件概述最新最新课件2.4.3电力场效应晶体管电力场效应晶体管截止截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。导电
47、导电：在栅源极间加正电压UGS当UGS大于UT时，P型半导体反型成N型而成为反反型型层层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电 。图2-28 电力MOSFET的结构和电气图形符号电力电力MOSFET的工作原理的工作原理电力电子器件概述最新最新课件2.4.3电力场效应晶体管电力场效应晶体管(1)静态特性静态特性漏极电流漏极电流ID和栅源间电压和栅源间电压UGS的关系称为的关系称为MOSFET的的转移特性转移特性。ID较大时，较大时，ID与与UGS的关系的关系近似线性，曲线的斜率定近似线性，曲线的斜率定义为义为跨导跨导Gfs。0 0101020203030505040402 24
48、46 68 8a)101020203030505040400 0b)10102020 303050504040饱和区饱和区非非饱饱和和区区截止区截止区ID/ /AUTUGS/ /VUDS/ /VUGS=UT=3VUGS=4VUGS=5VUGS=6VUGS=7VUGS=8VID/ /A图图2-30 电力电力MOSFET的转移特性和输出特性的转移特性和输出特性 a) 转移特性转移特性 b) 输出特性输出特性2）电力）电力MOSFET的基本特性的基本特性电力电子器件概述最新最新课件2.4.3电力场效应晶体管电力场效应晶体管截止区截止区（对应于（对应于GTR的截止区）的截止区）饱和区饱和区（对应于（对
49、应于GTR的放大区）的放大区）非饱和区非饱和区（对应（对应GTR的饱和区）的饱和区）工工作作在在开开关关状状态态，即即在在截截止止区区和和非饱和区之间来回转换。非饱和区之间来回转换。漏漏源源极极之之间间有有寄寄生生二二极极管管，漏漏源源极间加反向电压时器件导通。极间加反向电压时器件导通。通通态态电电阻阻具具有有正正温温度度系系数数，对对器器件并联时的均流有利。件并联时的均流有利。图图2-30电力电力MOSFET的转移特性和输出特性的转移特性和输出特性 a) 转移特性转移特性 b) 输出特性输出特性MOSFET的漏极伏安特性：的漏极伏安特性：0 0101020203030505040402 24
50、 46 68 8a)101020203030505040400 0b)1010 2020 303050504040饱和区饱和区非非饱饱和和区区截止区截止区ID/ /AUTUGS/ /VUDS/ /VUGS=UT=3VUGS=4VUGS=5VUGS=6VUGS=7VUGS=8VID/ /A电力电子器件概述最新最新课件2.4.4 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管IGBTIGBTGTR和和MOSFET复合，结合二者的优点。复合，结合二者的优点。1986年投入市场，是中小功率电力电子设备的主导器件。年投入市场，是中小功率电力电子设备的主导器件。目目前前，IGBTIGBT的的容容量量水水平平已已达达30
51、00V/1800A3000V/1800A，工工作作频频率率达达40kHz40kHz以以上。上。继续提高电压和电流容量，以期再取代继续提高电压和电流容量，以期再取代GTO的地位。的地位。GTR和和GTO的的特特点点双双极极型型，电电流流驱驱动动，有有电电导导调调制制效效应应，通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。MOSFET的的优优点点单单极极型型，电电压压驱驱动动，开开关关速速度度快快，输输入入阻阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。电力电子器件概述最新
52、最新课件2.4.4 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管1)IGBT的结构和工作原理的结构和工作原理三端器件：栅极G、集电极C和发射极E图2-35 IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号a) 内部结构断面示意图 b) 简化等效电路 c) 电气图形符号电力电子器件概述最新最新课件2.4.4 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管N沟道VDMOSFET与GTR组合N沟道IGBT。IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区，具有很强的通流能力。简化等效电路表明，IGBT是GTR与MOSFET组成的达林顿结构，一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。RN为晶体管基区内的调制电阻。图2-35 IGBT的结
53、构、简化等效电路和电气图形符号a) 内部结构断面示意图 b) 简化等效电路 c) 电气图形符号IGBT的结构的结构电力电子器件概述最新最新课件2.4.4 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管驱驱动动原原理理与与电电力力MOSFET基基本本相相同同，场场控控器器件件，通通断断由由栅栅射极电压射极电压uGE决定。决定。导导通通：uGE大大于于开开启启电电压压UGE(th)时时，MOSFET内内形形成成沟沟道道，为晶体管提供基极电流，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。导通。通态压降通态压降：电导调制效应使电阻：电导调制效应使电阻RN减小，使通态压降减小。减小，使通态压降减小。关关断断：栅栅射射极极间间
54、施施加加反反压压或或不不加加信信号号时时，MOSFET内内的的沟沟道道消失，晶体管的基极电流被切断，消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。关断。IGBT的原理的原理电力电子器件概述最新最新课件a)b)O有源区正向阻断区饱和区反向阻断区ICUGE(th)UGEOICURMUFMUCEUGE(th)UGE增加2.4.4 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管2)IGBT的基本特性的基本特性(1)IGBT的静态特性的静态特性图2-36 IGBT的转移特性和输出特性a) 转移特性 b) 输出特性转移特性转移特性IC与UGE间的关系(开启电开启电压压UGE(th)输出特性输出特性分为三个区域：正向阻断区
55、、有源区和饱和区。电力电子器件概述最新最新课件2.4.4 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管IGBT的特性和参数特点可以总结如下的特性和参数特点可以总结如下：开关速度高，开关损耗小。开关速度高，开关损耗小。相相同同电电压压和和电电流流定定额额时时，安安全全工工作作区区比比GTR大大，且且具有耐脉冲电流冲击能力。具有耐脉冲电流冲击能力。通态压降比通态压降比VDMOSFET低。低。输入阻抗高，输入特性与输入阻抗高，输入特性与MOSFET类似。类似。与与MOSFET和和GTR相比，耐压和通流能力还可以进相比，耐压和通流能力还可以进一步提高，同时保持开关频率高的特点一步提高，同时保持开关频率高的特点。电
56、力电子器件概述最新最新课件2.4.4 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管IGBT往往与反并联的快速二极管封装在一起，制成模往往与反并联的快速二极管封装在一起，制成模块，成为逆导器件块，成为逆导器件。 高 低 电力电子器件容量 SCRGTOIGBTBJT功率MOSFET 器件的工作频率 功率MOSFETIGBTBJTGTOSCR电力电子器件概述最新最新课件2.5其他新型电力电子器件其他新型电力电子器件2.5.1MOS2.5.1MOS控制晶闸管控制晶闸管控制晶闸管控制晶闸管MCTMCT2.5.22.5.2静电感应晶体管静电感应晶体管静电感应晶体管静电感应晶体管SITSIT2.5.32.5.3静电感应
57、晶闸管静电感应晶闸管静电感应晶闸管静电感应晶闸管SITHSITH2.5.42.5.4集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管IGCTIGCT2.5.52.5.5基于宽禁带半导体材料的电力电子器件基于宽禁带半导体材料的电力电子器件基于宽禁带半导体材料的电力电子器件基于宽禁带半导体材料的电力电子器件电力电子器件概述最新最新课件2.5.1 MOS控制晶闸管控制晶闸管MCTMCT结合了二者的优点：结合了二者的优点：承受极高承受极高di/dt和和du/dt，快速的开关过程，开关损耗小。快速的开关过程，开关损耗小。高电压，大电流、高载流密度，低导通压降。高电压，大电流、高载
58、流密度，低导通压降。一个一个MCT器件由数以万计的器件由数以万计的MCT元组成。元组成。每每个个元元的的组组成成为为：一一个个PNPN晶晶闸闸管管，一一个个控控制制该该晶晶闸闸管管开开通通的的MOSFET，和和一一个个控控制制该该晶晶闸闸管管关关断断的的MOSFET。其其关关键键技技术术问问题题没没有有大大的的突突破破，电电压压和和电电流流容容量量都都远远未未达到预期的数值，未能投入实际应用。达到预期的数值，未能投入实际应用。MCT（MOSControlledThyristor）MOSFET与晶闸管的复合与晶闸管的复合(DATASHEET)电力电子器件概述最新最新课件2.5.2 静电感应晶体管
59、静电感应晶体管SIT多多子子导导电电的的器器件件，工工作作频频率率与与电电力力MOSFET相相当当，甚甚至更高，功率容量更大，因而适用于高频大功率场合。至更高，功率容量更大，因而适用于高频大功率场合。在在雷雷达达通通信信设设备备、超超声声波波功功率率放放大大、脉脉冲冲功功率率放放大大和和高高频感应加热等领域获得应用。频感应加热等领域获得应用。缺点缺点：栅栅极极不不加加信信号号时时导导通通，加加负负偏偏压压时时关关断断，称称为为正正常常导导通通型型器件，使用不太方便。器件，使用不太方便。通通态态电电阻阻较较大大，通通态态损损耗耗也也大大，因因而而还还未未在在大大多多数数电电力力电子设备中得到广泛
60、应用。电子设备中得到广泛应用。SIT（StaticInductionTransistor）结型场结型场效应晶体管效应晶体管电力电子器件概述最新最新课件2.5.3静电感应晶闸管静电感应晶闸管SITHSITH是是两两种种载载流流子子导导电电的的双双极极型型器器件件，具具有有电电导导调调制制效效应，通态压降低、通流能力强。应，通态压降低、通流能力强。其其很很多多特特性性与与GTO类类似似，但但开开关关速速度度比比GTO高高得得多多，是是大容量的快速器件。大容量的快速器件。SITH一一般般也也是是正正常常导导通通型型，但但也也有有正正常常关关断断型型。此此外外，电流关断增益较小，因而其应用范围还有待拓
61、展。电流关断增益较小，因而其应用范围还有待拓展。SITH（StaticInductionThyristor）场场控晶闸管（控晶闸管（FieldControlledThyristorFCT）电力电子器件概述最新最新课件2.5.4集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管IGCT20世世纪纪90年年代代后后期期出出现现，结结合合了了IGBT与与GTO的的优优点点，容量与容量与GTO相当，开关速度快相当，开关速度快10倍。倍。可省去可省去GTO复杂的缓冲电路，但驱动功率仍很大。复杂的缓冲电路，但驱动功率仍很大。目目前前正正在在与与IGBT等等新新型型器器件件激激烈烈竞竞争争，试试图图最最终终取取代代GTO
62、在大功率场合的位置。在大功率场合的位置。DATASHEET12IGCT（IntegratedGate-CommutatedThyristor）GCT（Gate-CommutatedThyristor）电力电子器件概述最新最新课件2.5.5 基于宽禁带半导体材料的电力电子基于宽禁带半导体材料的电力电子器件器件硅的禁带宽度为硅的禁带宽度为1.12电子伏特（电子伏特（eV），），而宽禁带半导体而宽禁带半导体材料是指禁带宽度在材料是指禁带宽度在3.0电子伏特电子伏特左右及以上的半导体材左右及以上的半导体材料，典型的是碳化硅（料，典型的是碳化硅（SiC）、氮化镓（）、氮化镓（GaN）、金刚石等）、金刚石
63、等材料。材料。基于宽禁带半导体材料（如碳化硅）的电力电子器件将基于宽禁带半导体材料（如碳化硅）的电力电子器件将具有比硅器件高得多的耐受高电压的能力、低得多的通态具有比硅器件高得多的耐受高电压的能力、低得多的通态电阻、更好的导热性能和热稳定性以及更强的耐受高温和电阻、更好的导热性能和热稳定性以及更强的耐受高温和射线辐射的能力，许多方面的性能都是成数量级的提高。射线辐射的能力，许多方面的性能都是成数量级的提高。宽禁带半导体器件的发展一直受制于材料的提炼和制造以宽禁带半导体器件的发展一直受制于材料的提炼和制造以及随后的半导体制造工艺的困难。及随后的半导体制造工艺的困难。 75电力电子器件概述最新最新
64、课件2.6功率集成电路与集成电力电子模块功率集成电路与集成电力电子模块20世世纪纪80年年代代中中后后期期开开始始，模模块块化化趋趋势势，将将多多个个器器件件封装在一个模块中，称为封装在一个模块中，称为功率模块功率模块。可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性。可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性。对对工工作作频频率率高高的的电电路路，可可大大大大减减小小线线路路电电感感，从从而而简简化对保护和缓冲电路的要求。化对保护和缓冲电路的要求。将将器器件件与与逻逻辑辑、控控制制、保保护护、传传感感、检检测测、自自诊诊断断等等信信息息电电子子电电路路制制作作在在同同一一芯芯片片上上，称称为为功功率率集集成成
65、电电路路（PowerIntegratedCircuitPIC）。）。DATASHEET基本概念基本概念电力电子器件概述最新最新课件高高压压集集成成电电路路（HighVoltageICHVIC）一一般般指指横横向向高高压压器器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。智智能能功功率率集集成成电电路路（SmartPowerICSPIC）一一般般指指纵纵向向功功率器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。率器件与逻辑或模拟控制电路的单片集成。智智能能功功率率模模块块（Intelligent Power ModuleIPM）则则专专指指IGBT及及其其辅辅助助器器件件与与其其保保护
66、护和和驱驱动动电电路路的的单单片片集集成成，也也称称智智能能IGBT（IntelligentIGBT）。）。实际应用电路实际应用电路2.6 功率集成电路与集成电力电子模块功率集成电路与集成电力电子模块电力电子器件概述最新最新课件功功率率集集成成电电路路的的主主要要技技术术难难点点：高高低低压压电电路路之之间间的的绝绝缘缘问问题题以及以及温升和散热的处理温升和散热的处理。以前功率集成电路的开发和研究主要在中小功率应用场合。以前功率集成电路的开发和研究主要在中小功率应用场合。智智能能功功率率模模块块在在一一定定程程度度上上回回避避了了上上述述两两个个难难点点,最最近近几几年获得了年获得了迅速发展迅
67、速发展。功功率率集集成成电电路路实实现现了了电电能能和和信信息息的的集集成成，成成为为机机电电一一体体化化的理想接口。的理想接口。发展现状发展现状2.6 功率集成电路与集成电力电子模块功率集成电路与集成电力电子模块电力电子器件概述最新最新课件图2-42电力电子器件分类“树” 本章小结本章小结主要内容主要内容全面介绍各种主要电力电子器件的基本结构、工作原理、基本特性和主要参数等。电力电子器件类型归纳电力电子器件类型归纳单极型单极型：电力MOSFET和SIT双极型双极型：电力二极管、晶闸管、GTO、GTR和SITH复合型复合型：IGBT和MCT分类：DATASHEET电力电子器件概述最新最新课件
68、本章小结本章小结特特点点：输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高。电流驱动型电流驱动型：双极型器件中除SITH外 特特点点：具有电导调制效应，因而通态压降低，导通损耗小，但工作频率较低，所需驱动功率大,驱动电路较复杂。 电电压压驱驱动动型型：单极型器件和复合型器件，双极型器件中的SITH电力电子器件概述最新最新课件 本章小结本章小结 IGBT为主体，第四代产品，制造水平3kV/ 1.8kA，兆瓦以下首选。仍在不断发展，与IGCT等新器件激烈竞争，试图在兆瓦以上取代GTO。GTO：兆瓦以上首选，制造水平6kV / 6kA。光光控控晶晶闸闸管管：功率更大场合，8kV / 3.5kA，
69、装置最高达300MVA，容量最大。电电力力MOSFET：长足进步，中小功率领域特别是低压，地位牢固。功功率率模模块块和和功功率率集集成成电电路路是现在电力电子发展的一个共同趋势。当前的格局当前的格局:电力电子器件概述最新最新课件复习题1、写出下列典型全控型器件的英文缩写：门极可关断晶闸管 、电力晶体管 、电力场效应晶体管 、绝缘栅双极晶体管 。2、GTO的_结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。3、 MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_、前者的饱和区对应后者的_、前者的非饱和区对应后者的_。 4、电力MOS
70、FET的通态电阻具有_温度系数。 5、IGBT 的开启电压UGE（th）随温度升高而_，开关速度_电力MOSFET 。 6、功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是_。 7、GTO的关断是靠门极加 来实现的。 8、电力MOSFET是一种性能优良的电子器件，是用 极电压来控制 极电流的，因此它显著特点是： ， ，但是 缺点是 和 。82电力电子器件概述最新最新课件9、按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_和_两类。10、在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是_，属于半控型器件的是_，属于全控型器件的是_；属于单极型器件的有_，属于双极型器件的有_，属于复合型器件的有 _；在可控的器件中，容量最大的是_，工作频率最高的是_，属于电压驱动的是_，属于电流驱动的是_。11、试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点，并说明其适用场合。 83电力电子器件概述最新最新课件
