单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,第二章 全控型电力电子器件,第一节,GTO——,门极可关断晶闸管,,第二节,GTR——,电力晶体管,,第三节,MOSFET——,电力场效应晶体管,,第四节,IGBT——,门极绝缘栅双极晶体管,,,,模块,,,,IGBT,,,,1.1,什么是电力电子技术,-,电力电子器件,,,开关器件,——IGCT,＝驱动电路＋,GCT,4kA/4.5kV IGCT,663A/4.5kV IGCT,GCT,分解部件,1.1,什么是电力电子技术,-,开关器件,,,第一节 门极可关断（,GTO）,晶闸管,1. 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2. 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,,,3.特点,,全控型,,容量大,,,,off,≈5,,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,I,GM,之比称为电流关断增益,1000,A,的,GTO,关断时门极负脉冲电流峰值要200,A 。
小结,,GTO的结构,,GTO的工作原理,,GTO的特性曲线,,GTO的主要参数,,,,作业,,1,、,2,,,第二节,GTR——,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 Transistor——BJT），,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,,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,,,1.单管,GTR,,单管,GTR,的基本工作原理与晶体管相同,,作为大功率开关管应用时，,GTR,工作在截止和导通两种状态主要特性是耐压高、电流大、开关特性好,,,2,．达林顿,GTR,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,一种有效方式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,,达林顿,GTR,的开关速度慢，损耗大,,,,3,．,GTR,模块,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。
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. GTR,的二次击穿现象,一次击穿,,集电极电压升高至击穿电压时，,I,c,迅速增大，出现雪崩击穿；,,只要,I,c,不超过限度，,GTR,一般不会损坏，工作特性也不变二次击穿,,一次击穿发生时，如果继续增高外接电压，则,I,c,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,I,c,急剧上升，这种现象称为二次击穿，,,二次击穿的持续时间很短，一般在纳秒至微秒范围，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,,全控型，电流控制型,,二次击穿（工作时要防止）,,中大容量，开关频率较低,,,第三节,,功率,场效应晶体管,（,MOSFET,）,,G：,栅极,,D：,漏极,,S：,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.导通关断条件,漏源极导通条件：,在栅源极间加正电压,U,GS,,,漏源极关断条件：,栅源极间电压,U,GS,为零,,,2.特点,控制级输入阻抗大,,驱动电流小,,防止静电感应击穿,,中小容量，开关频率高,,导通压降大（不足）,,,小结,,MOSFET,的结构与工作原理,,MOSFET,的特性,,MOSFET,的主要参数,,作业：,9,、,10,、,11,,,第四节,,绝缘栅双极晶体管,IGBT,）,,,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,。
IGBT,综合了,MOSFET,和,GTR,的输入阻抗高、工作速度快、通态电压低、阻断电压高、承受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,复合结构（=,MOSFET,+,GTR）,栅极,集电极,发射极,,,2.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,u,GE,决定,,导通条件：,在栅射极间加正电压,U,GE,,U,GE,大于开启电压,U,GE(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,,高频，容量大,,反向耐压低（必须反接二极管）,,模块化,,驱动和保护有专用芯片,,,其他电力电子器件,,MCT——MOS控制晶闸管,,SIT——静电感应晶体管,,SITH——静电感应晶闸管,,,小结：,,IGBT,的结构与工作原理,,IGBT,的特性与参数,,IGBT,的擎住效应与安全工作区,,作业：,11,、,12,,,,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,。