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第一章 电力电子器件 1.1 电力电子器件概述 1.2.1 电力二极管的基本特性 1.2.3 电力二极管的主要类型 1.3 半控器件—晶闸管 1.3.1 晶闸管的结构与工作原理 常用晶闸管的结构 1.3.2 晶闸管的基本特性 1.3.2 晶闸管的基本特性 1.3.3 晶闸管的主要参数 1.3.3 晶闸管的主要参数 1.3.4 晶闸管的派生器件 2）双向晶闸管（Triode AC Switch——TRIAC或Bidirectional triode thyristor） 1.3.4 晶闸管的派生器件 逆导晶闸管（Reverse Conducting Thyristor-RCT） 晶闸管 常用晶闸管的结构 1.4 典型全控型器件·引言 1.4.1理想的可控开关元件 1. GTO的结构和工作原理 1.4.2 电力晶体管 1.4.2 电力晶体管 1.4.2 电力晶体管 1.4.3 电力场效应晶体管 1.4.3 电力场效应晶体管 结构 1.4.3 电力场效应晶体管 1.4.3 电力场效应晶体管 3) 电力MOSFET的主要参数 1.4.4 绝缘栅双极晶体管 1.4.4 绝缘栅双极晶体管 1.4.4 绝缘栅双极晶体管 1.4.4 绝缘栅双极晶体管 3) IGBT的主要参数 1.5 其他新型电力电子器件 1.5.1 MOS控制晶闸管MCT 1.5.3 静电感应晶闸管SITH和集成门极换流晶闸管IGCT 1.5.5 功率模块与功率集成电路 1.5.5 功率模块与功率集成电路 1.6.1 电力电子器件驱动电路概述 1.6.2 晶闸管的触发电路 1.6.3 典型全控型器件的驱动电路 1.7.1 过电压的产生及过电压保护 1.7.3 缓冲电路 1.8.2 晶闸管的并联 本章小结 本章小结 1.7.2 过电流保护 晶闸管图片 1.4.1 门极可关断晶闸管 GTO的主要参数 GTR和GTO的特点——双极型，电流驱动，有电导调制效应，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。 MOSFET的优点——单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。 两类器件取长补短结合而成的复合器件—Bi-MOS器件 绝缘栅双极晶体管（Insulated-gate Bipolar Transistor—IGBT） GTR和MOSFET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。 继续提高电压和电流容量，以期再取代GTO的地位。 IGBT的结构 IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区,有很强的通流能力 是GTR与MOSFET组成的达林顿结构 RN为基区内调制电阻 N沟道 IGBT VDMOSFET GTR 组合 场控器件，原理与电力MOSFET基本相同，通断由栅射极电压uGE决定。 导通：uGE大于UGE(th)时，MOSFET内形成沟道，提供基极电流，IGBT导通。 通态压降：电导调制效应使电阻RN减小，使通态压降减小。 关断：栅射极间施加反压或不加信号时，IGBT关断。 IGBT的原理 1）IGBT的结构和工作原理 三端器件：栅极G、集电极C和发射极E O 有源区 正向阻断区 饱 和 区 反向阻断区 I C U GE(th) U GE O I C U RM U FM U CE U GE(th) U GE 增加 转移特性 输出特性分为三个区 (2)??IGBT的动态特性 t t t 10% 90% 10% 90% U CE I C 0 O 0 U GE U GEM I CM U CEM t fv1 t fv2 t off t on t fi1 t fi2 t d(off) t f t d(on) t r U CE(on) U GEM U GEM I CM I CM IGBT的开关过程 2)IGBT的基本特性 (1)?IGBT的静态特性 —正常工作温度下允许的最大功耗 。 (3) 最大集电极功耗PCM —包括额定直流电流IC和1ms脉宽最大电流ICP (2)?最大集电极电流 —由内部PNP晶体管的击穿电压确定。 (1) 最大集射极间电压UCES 开关速度高，开关损耗小。 安全工作区比GTR大，且具有耐脉冲电流冲击能力。 通态压降比VDMOSFET低。 输入阻抗高，输入特性与MOSFET类似。 与MOSFET和GTR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 。 IGBT的特性和参数特点可以总结如下： IGBT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 MCT（MOS Controlled Thyristor)—