电力电子技术高锋阳电子课件第2章节现代电力电子器件.pptVIP

2.6.2 电力晶体管的特性及主要参数 ■二次击穿和安全工作区 处于工作状态的GTR，当其集电极反偏电压Uce逐渐增大到击穿电压时，集电极电流Ic急剧增大（雪崩击穿），但此时集电结的电压基本保持不变，这叫做一次击穿。 发生一次击穿时，如果有外接电阻限制电流Ic的增大，一般不会引起GTR损坏。如果继续增大Uce，又不限制Ic的增长，当Ic上升到临界值时，Uce突然下降，而Ic继续增大，这个现象称为二次击穿。二次击穿的持续时间很短，一般在纳秒和微秒范围，会导致器件的永久损坏。为防止二次击穿，必须在器件关断过程中尽量避免同时处于高电压、大电流的状态下运行，这造成器件大电流下的耐压值大大降低。 2.6.2 电力晶体管的特性及主要参数 ■安全工作区（Safe Operating Area——SOA） 2.7.1 功率场效应管的基本结构和工作原理 ■ 功率场效应晶体管（Power MOSFET）即功率MOSFET，是一种单极型电压全控器件，具有输入阻抗高、工作速度快（开关频率可达500kHz以上）、驱动功率小且电路简单、热稳定性好、无二次击穿问题、安全工作区宽等优点，在各类开关电路中应用极为广泛。 ■ 功率MOSFET导电机理与小功率MOS管相同，但在结构上有较大区别。功率MOSFET大都采用垂直导电结构，这种结构能大大提高器件的耐压和通流能力，所以功率MOSFET又称为VMOSFET（Vertical MOSFET垂直MOSFET ）。 2.7.1 功率场效应管的基本结构和工作原理 2.7.1 功率场效应管的基本结构和工作原理 2.7.1 功率场效应管的基本结构和工作原理 2.7.2 功率场效应管的特性及主要参数 2.7.2 功率场效应管的特性及主要参数 2.7.2 功率场效应管的特性及主要参数 2.7.2 功率场效应管的特性及主要参数 当驱动脉冲电压下降沿到来时，栅源极电容CGS 和栅漏电容CGD通过栅极电阻放电，栅极电压uGS按指数曲线下降，当下降到UGSP时，功率MOSFET的漏、源极电压uDS开始上升，这段时间称为关断延迟时间td(off)。此时栅、漏电容CGD放电，uGS波形上出现一个平台。当uDS上升到输入电压时，iD开始减小，这段时间称为电压上升时间trv。此后Cin继续放电，uGS从UGSP继续下降，iD减小，到uGSUT时沟道消失，iD下降到稳态电流的10%，这段时间称为电流下降时间tfi。关断延迟时间、电压上升时间和电流下降时间之和为功率MOSFET的关断时间toff，即toff=td(off)+trv+tfi。功率MOSFET是单极性器件，只靠多子导电，不存在少子储存效应，因而关断过程非常迅速，是常用电力电子器件中最高的。 2.7.2 功率场效应管的特性及主要参数 除前面已涉及到的跨导、开启电压以及开关过程中的时间参数外，功率MOSFET还有以下主要参数： ◆ 通态电阻Ron 通态电阻Ron是影响最大输出功率的重要参数。Ron随ID的增加而增加，随UGS的升高而减小。 ◆ 漏极电压最大值UDSM 这是标称功率MOSFET电压额定的参数，为避免功率MOSFET发生雪崩击穿，实际工作中的漏极和源极两端的电压不允许超过漏极电压最大值UDSM。 ◆ 漏极电流最大值IDM 这是标称功率MOSFET电流额定的参数，实际工作中漏源极流过的电流应低于额定电流 IDM 的50%。 2.7.3 功率场效应管的驱动 2.7.4 功率场效应管的应用特点 ■ 功率MOSFET的薄弱之处是绝缘层易被击穿损坏，栅源间电压不得超过20V。为此，在使用时必须注意若干保护措施。 ◆ 防止静电击穿 功率MOSFET具有极高的输入阻抗，因此在静电较强的场合难以释放电荷，容易引起静电击穿，功率MOSFET的存放应采取防静电措 ◆ 防止栅源过电压 功率MOSFET的输入电容是低泄露电容，因此栅极不允许开路或悬浮，否则因静电干扰使输入电容上的电压上升到大于门限电压而造成误导通，甚至损坏器件。为保护栅极在栅源之间应该并接阻尼电阻并且接15V左右的稳压管。 2.8 绝缘栅双极型晶体管 2.8.2 绝缘栅双极型晶体管的特性及主要参数 2.8.2 绝缘栅双极型晶体管的特性及主要参数 2.8.2 绝缘栅双极型晶体管的特性及主要参数 2.8.2 绝缘栅双极型晶体管的特性及主要参数 2.8.2 绝