電力電子器件原理ppt課件

1、器件原理 名稱名稱 晶閘管晶閘管（Thyristor） 可控硅可控硅（SCR） 外形與符號(hào)外形與符號(hào)器件原理器件原理 當(dāng)當(dāng)SCR承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，不論門極承受何承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，不論門極承受何種電壓，種電壓，SCR均處于阻斷狀態(tài)。均處于阻斷狀態(tài)。 當(dāng)當(dāng)SCR承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，僅在門極承受正承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓的情況下，向電壓的情況下，SCR才能導(dǎo)通。才能導(dǎo)通。 SCR在導(dǎo)通時(shí)，只要仍然承受一定正向陽(yáng)極電在導(dǎo)通時(shí)，只要仍然承受一定正向陽(yáng)極電壓，不論門極電壓如何，壓，不論門極電壓如何，SCR仍能導(dǎo)通。仍能導(dǎo)通。 SCR在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主電路電流減少到一定在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主

2、電路電流減少到一定程度時(shí)，程度時(shí)，SCR恢復(fù)為阻斷?；謴?fù)為阻斷。器件原理 SCR的伏安特性的伏安特性 VRSM: 反向不重反向不重 復(fù)峰值電壓復(fù)峰值電壓 VBO：轉(zhuǎn)折電壓：轉(zhuǎn)折電壓 IH ： 維持電流維持電流 門極的伏安特性門極的伏安特性器件原理 調(diào)試如圖所示晶閘管電路，在斷開調(diào)試如圖所示晶閘管電路，在斷開Rd Rd 測(cè)量輸測(cè)量輸出電壓出電壓VdVd是否正確可調(diào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表是否正確可調(diào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表V V讀數(shù)讀數(shù)不正常，接上不正常，接上Rd Rd 后一切正常，為什么？（觸后一切正常，為什么？（觸發(fā)脈沖始終正常工作）發(fā)脈沖始終正常工作）器件原理 通態(tài)平均電流通態(tài)平均電流 ITAmmTAIttd

3、II)(sin2102)()sin(2120mmItdtII57. 12TAII器件原理 通過(guò)通過(guò)SCR的電流波形的電流波形如下圖，如下圖，Im300A試選取試選取SCR的的ITA 解：電流有效值解：電流有效值A(chǔ)ItdIImm31003)()(212320AIITA22016557.1)25 .1 (器件原理 快速晶閘管快速晶閘管KK、FSCR） 逆導(dǎo)型晶閘管逆導(dǎo)型晶閘管Reverse Conducting Thyristor） RCT器件原理 雙向晶閘管雙向晶閘管Bi - directional Thyristor） TRIAC器件原理 名稱名稱 Gate Turn off Thyristo

4、r，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱GTO 符號(hào)符號(hào)器件原理 GTO處于臨界導(dǎo)通狀態(tài)處于臨界導(dǎo)通狀態(tài) 集電極電流集電極電流 IC1 占總電流的比例較小占總電流的比例較小 關(guān)斷增益關(guān)斷增益GMTGQMoffII器件原理 逆阻型逆阻型 逆導(dǎo)型逆導(dǎo)型器件原理ton : 開通時(shí)間開通時(shí)間td: 延遲時(shí)間延遲時(shí)間tr : 上升時(shí)間上升時(shí)間ton = td + tr器件原理toff : 關(guān)斷時(shí)間關(guān)斷時(shí)間ts : 存儲(chǔ)時(shí)間存儲(chǔ)時(shí)間tf : 下降時(shí)間下降時(shí)間tt : 尾部時(shí)間尾部時(shí)間toff = ts + tf +（tt）器件原理 可關(guān)斷峰值電流可關(guān)斷峰值電流 ITGQM 關(guān)斷時(shí)的陽(yáng)極尖峰電壓關(guān)斷時(shí)的陽(yáng)極尖峰電壓 VP VP 過(guò)大

5、可能引起過(guò)大可能引起 過(guò)熱過(guò)熱 誤觸發(fā)誤觸發(fā) 陽(yáng)極電壓上升率陽(yáng)極電壓上升率 dv/dt 靜態(tài)靜態(tài) dv/dt 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài) dv/dt 陽(yáng)極電流上升率陽(yáng)極電流上升率 di/dt器件原理 名稱名稱 巨型晶體管巨型晶體管Giant Transistor） 電力晶體管電力晶體管 符號(hào)符號(hào) 特點(diǎn)雙極型器件）特點(diǎn)雙極型器件） 飽和壓降低飽和壓降低 開關(guān)時(shí)間較短開關(guān)時(shí)間較短 安全工作區(qū)寬安全工作區(qū)寬器件原理 名稱名稱 又稱功率又稱功率MOSFET或電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管或電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管 分類分類 P 溝道溝道 增強(qiáng)型增強(qiáng)型 N 溝道溝道 耗盡型耗盡型 符號(hào)符號(hào)器件原理 單極型器件單極型器件 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 開關(guān)速度很快

6、，工作頻率很高開關(guān)速度很快，工作頻率很高; 電流增益大，驅(qū)動(dòng)功率小電流增益大，驅(qū)動(dòng)功率小; 正的電阻溫度特性，易并聯(lián)均流。正的電阻溫度特性，易并聯(lián)均流。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 通態(tài)電阻較大，通態(tài)損耗相應(yīng)也大；通態(tài)電阻較大，通態(tài)損耗相應(yīng)也大； 單管容量難以提高，只適合小功率。單管容量難以提高，只適合小功率。器件原理 ID = fVGS） ID較大時(shí)，較大時(shí)，ID與與VGS間的關(guān)間的關(guān)系近似線性。系近似線性。 跨導(dǎo)跨導(dǎo) GFS = dID / dVGS VGSth）開啟電壓開啟電壓器件原理（）截止區(qū)）截止區(qū)（）飽和區(qū)）飽和區(qū)（）非飽和區(qū)）非飽和區(qū)（）雪崩區(qū)）雪崩區(qū)器件原理 符號(hào)符號(hào) 工作原理工作原理 由由MO

7、SFET和和GTR復(fù)合而成復(fù)合而成 等效電路如右等效電路如右器件原理伏安特性示意圖伏安特性示意圖器件原理 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 內(nèi)部存在內(nèi)部存在NPN 型寄生晶體管型寄生晶體管 避免方法避免方法 使漏極電流使漏極電流不超過(guò)不超過(guò)IDM 減小重加減小重加dvds /dt器件原理 柵極布線應(yīng)注意：柵極布線應(yīng)注意： 驅(qū)動(dòng)電路與驅(qū)動(dòng)電路與IGBT的連線要盡量短；的連線要盡量短； 如不能直接連線時(shí)，應(yīng)采用雙絞線。如不能直接連線時(shí)，應(yīng)采用雙絞線。正向安全工作區(qū)正向安全工作區(qū)反向安全工作區(qū)反向安全工作區(qū)器件原理 MOS 控制晶閘管控制晶閘管 MCT 集成門極驅(qū)動(dòng)晶閘管集成門極驅(qū)動(dòng)晶閘管 IGCT 靜電感應(yīng)晶體管靜電感應(yīng)晶體管 SIT 靜電感應(yīng)晶閘管靜電感應(yīng)晶閘管 SITH 智能型器件智能型器件 IPM器件原理 D SCR GTO IGBT MOSFET驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào) 無(wú)無(wú) 電流電流 電流電流 電壓電壓 電壓電壓驅(qū)動(dòng)功率驅(qū)動(dòng)功率 大大 大大 中中 小小通態(tài)壓降通態(tài)壓降 小小 小小 小小 中中 大大開關(guān)速度開關(guān)速