电力电子技术第5版 教学课件 作者 王兆安 2_第2章.pptVIP

2.4　典型全控型器件 图2-19　GTR的安全工作区 2.4　典型全控型器件 2.4.3　电力场效应晶体管1.电力MOSFET的结构和工作原理 图2-20　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 2.4　典型全控型器件 2.电力MOSFET的基本特性(1)静态特性　漏极直流电流ID和栅源间电压UGS的关系反映了输入电压和输出电流的关系，称为MOSFET的转移特性，如图2-21a所示。 图2-21　电力MOSFET的转移特性和输出特性a)转移特性　b)输出特性 2.4　典型全控型器件 (2)动态特性　用图2-22a所示电路来测试电力MOSFET的开关特性。 图2-22　电力MOSFET的开关过程a)测试电路　b)开关过程波形 2.4　典型全控型器件 3.电力MOSFET的主要参数(1)漏极电压UDS　这是标称电力MOSFET电压定额的参数。(2)漏极直流电流ID和漏极脉冲电流幅值IDM　这是标称电力MOSFET电流定额的参数。(3)栅源电压UGS　栅源之间的绝缘层很薄，UGS20V将导致绝缘层击穿。(4)极间电容　MOSFET的三个电极之间分别存在极间电容CGS、CGD和CDS。2.4.4　绝缘栅双极晶体管 2.4　典型全控型器件 1.IGBT的结构和工作原理 图2-23　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 2.IGBT的基本特性 2.4　典型全控型器件 (1)静态特性　图2-24a所示为IGBT的转移特性，它描述的是集电极电流IC与栅射电压UGE之间的关系，与电力MOSFET的转移特性类似。 图2-24　IGBT的转移特性和输出特性a)转移特性　b)输出特性 2.4　典型全控型器件 图2-25　IGBT的开关过程 2.4　典型全控型器件 (2)动态特性　图2-25给出了IGBT开关过程的波形图。3.IGBT的主要参数(1)最大集射极间电压UCES　这是由器件内部的PNP晶体管所能承受的击穿电压所确定的。(2)最大集电极电流　包括额定直流电流IC和1ms脉宽最大电流ICP。(3)最大集电极功耗PCM　在正常工作温度下允许的最大耗散功率。1)IGBT开关速度高，开关损耗小。 2.4　典型全控型器件 2)在相同电压和电流定额的情况下，IGBT的安全工作区比GTR大，而且具有耐脉冲电流冲击的能力。3)高压时IGBT的通态压降比VDMOSFET低，特别是在电流较大的区域。4)IGBT的输入阻抗高，其输入特性与电力MOSFET类似。5)与电力MOSFET和GTR相比，IGBT的耐压和通流能力还可以进一步提高，同时可保持开关频率高的特点。4.IGBT的擎住效应和安全工作区 2.5　其他新型电力电子器件 2.5.1　MOS控制晶闸管MCT2.5.2　静电感应晶体管SIT2.5.3　静电感应晶闸管SITH2.5.4　集成门极换流晶闸管IGCT2.5.5　基于宽禁带半导体材料的电力电子器件 2.6　功率集成电路与集成电力电子模块 图2-26　电力电子器件分类“树” 2.6　功率集成电路与集成电力电子模块 1.与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得它具有耐受高电压和大电流的能力？2.使晶闸管导通的条件是什么？3.维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？4.图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im，试计算各波形的电流平均值Id1、Id2、Id3与电流有效值I1、I2、I3。 2.6　功率集成电路与集成电力电子模块 图2-27　晶闸管导电波形 5.上题中如果不考虑安全裕量，问100A的晶闸管能送出平均电流Id1、Id2、Id3各为多少？这时，相应的电流最大值Im1、Im2、Im3各为多少？ 2.6　功率集成电路与集成电力电子模块 6.GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？7.与信息电子电路中的MOSFET相比，电力MOSFET具有怎样的结构特点才具有耐受高电压和大电流的能力？8.试分析IGBT和电力MOSFET在内部结构和开关特性上的相似与不同之处。9.试列举典型的宽禁带半导体材料。10.试分析电力电子集成技术可以带来哪些益处。11.试列举你所知道的电力电子器件，并从不同的角度对这些电力电子器件进行分类。 第2章 2.1　电力电子器件概述2.2　不可控器件——电力二极管2.3　半控型器件——晶闸管2.4　典型全控型器件2.5　其他新型电力电子器件2.6　功率集成电路与集成电力电子模块 2.1　电力电子器件概述 2.1.1　电力电子器件的概念和特征1)