课件第2章 全控型电力电子器件.pptVIP

3.特点 (1)??开关速度高，开关损耗小。在电压1000V以上时，开关损耗只有GTR的1/10，与电力MOSFET相当。 (2)?相同电压和电流定额时，安全工作区比GTR大，且具有耐脉冲电流冲击能力。 (3)?? 通态压降比VDMOSFET低，特别是在电流较大的区域。 (4)?? 输入阻抗高，输入特性与MOSFET类似。 (5) 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 * 第五节：其他新型电力电子器件 SIT——静电感应晶体管 SITH——静电感应晶闸管 MCT——MOS控制晶闸管 IGCT——集成门极换流晶闸管 IPC ——功率模块与功率集成电路 * 2.5 静电感应晶体管（SIT） 它是一种多子导电的单极型器件，具有输出功率大、输入阻抗高、开关特性好、热稳定性好、抗辐射能力强等优点； 广泛用于高频感应加热设备(例如200kHz、200kW的高频感应加热电源)。并适用于高音质音频放大器、大功率中频广播发射机、电视发射机、差转机微波以及空间技术等领域。 第2章 * 1、SIT的工作原理 1）结构：SIT为三层结构，其元胞结构图如图2.5.1(a)所示，其三个电极分别为栅极G，漏极D和源极S。其表示符号如图2.5.1 (b)所示。 2）分类：SIT分N沟道、P沟道两种，箭头向外的为N─SIT，箭头向内的为P─SIT。 3）导通、关断：SIT为常开器件，即栅源电压为零时，两栅极之间的导电沟道使漏极D-S之间的导通。则SIT导通；当加上负栅源电压UGS时，栅源间PN结产生耗尽层。随着负偏压UGS的增加，其耗尽层加宽，漏源间导电沟道变窄。当UGS=UP(夹断电压)时，导电沟道被耗尽层所夹断，SIT关断。 2.5.1 静电感应晶体管（SIT） SIT的漏极电流ID不但受栅极电压UGS控制，同时还受漏极电压UDS控制。 图2.5.1 SIT的结构及其符号 第2章 * 2、SIT的特性 静态伏安特性曲线（N沟道SIT）：当栅源电压UGS一定时，随着漏源电压UDS的增加，漏极电流ID也线性增加，其大小由SIT的通态电阻所决定 ； SIT采用垂直导电结构,其导电沟道短而宽,适应于高电压,大电流的场合； SIT的漏极电流具有负温度系数,可避免因温度升高而引起的恶性循环； 2.5.1 静电感应晶体管（SIT） 图2.5.2 N-SIT静态 伏安特性曲线 第2章 * SIT的漏极电流通路上不存在PN结,一般不会发生热不稳定性和二次击穿现象,其安全工作区范围较宽； SIT是短沟道多子器件,无电荷积累效应,它的开关速度相当快,适应于高频场合； SIT的栅极驱动电路比较简单：关断SIT需加数十伏的负栅压-UGS , 使SIT导通，也可以加5～6V的正栅偏压+UGS,以降低器件通态压降； 缺点： 栅极不加信号时导通，加负偏压时关断，称为正常导通型器件，使用不太方便。 通态电阻较大，通态损耗也大，因而还未在大多数电力电子设备中得到广泛应用。 2.5.1 静电感应晶体管（SIT） 2、SIT的特性 图2.5.3 SIT的 安全工作区 第2章 * 2.5.2 静电感应晶闸管（SITH） 它自1972年开始研制并生产； 优点：与GTO相比，SITH的通态电阻小、通态压降低、损耗小、开关速度快、及耐压高等； 应用：应用在直流调速系统，高频加热电源和开关电源等领域； 缺点：SITH制造工艺复杂，成本高； 第2章 * 1、SITH的工作原理 1）结构：在SIT的结构的基础上再增加一个P+层即形成了SITH的元胞结构，如图2.5.4(a)。 2）三极：阳极A、阴极、栅极G， 3）工作原理： 栅极开路，在阳极和阴极之间加正向电压，有电流流过SITH； 在栅极G和阴极K之间加负电压，G-K之间PN结反偏，在两个栅极区之间的导电沟道中出现耗尽层，A-K间电流被夹断，SITH关断； 栅极所加的负偏压越高，可关断的阴极电流也越大。 2.5.2 静电感应晶闸管（SITH） 图2.5.4 SITH元胞 结构其及符号 第2章 * 特性曲线的正向偏置部分与SIT相似。栅极负压-UGK可控制阳极电流关断，已关断的SITH，A-K间只有很小的漏电流存在。 SITH 为场控少子器件，其动态特性比GTO优越。SITH的电导调制作用使它比SIT的通态电阻小、压降低、电流大，但因器件内有大量的存储电荷， 所以它的关断时间比SIT要长、工作频率要低。 2.5.2 静电感应晶闸管（SITH） 图2.5.5 SITH的 伏安特性曲线 2、SITH的特性： 静态伏安特性曲线（图2.5.5）： 第2章 * 2.5.3 M