电力电子技术教学课件-第2章-电力电子器件精选.ppt

2.3.4 晶闸管的派生器件 */89 a) b) I O U I G = 0 G T 1 T 2 图2-11 双向晶闸管的电气图形 符号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏安特性 2.2.2 电力二极管的基本特性 */89 正向 导通 雪崩 击穿 O + U A - U A - I A I A U RSM + 二极管的静态特性 2.3.1 晶闸管的结构与工作原理 */89 */21 */21 图2-21 电力MOSFET的 转移特性和输出特性 a) 转移特性 2.4.3 电力场效应晶体管 图2-22 电力MOSFET的开关过程 a)测试电路 b) 开关过程波形 2.4.4 绝缘栅双极晶体管 */89 2.2.2 电力二极管的基本特性 a) IF U F t F t 0 t rr t d t f t 1 t 2 t U R U RP I RP d i F d t d i R d t 图2-6 电力二极管的动态过程波形 正向偏置转换为反向偏置 ■动态特性 ◆由正向偏置转换为反向偏置 ?电力二极管并不能立即关断，而是须经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力，进入截止状态。 ?在关断之前有较大的反向电流出现，并伴随有明显的反向电压过冲。 */89 2.2.2 电力二极管的基本特性 a) IF U F t F t 0 t rr t d t f t 1 t 2 t U R U RP I RP d i F d t d i R d t 图2-6 电力二极管的动态过程波形 正向偏置转换为反向偏置 ■动态特性 ?延迟时间：td=t1-t0 电流下降时间：tf =t2- t1 反向恢复时间：trr=td+ tf 恢复特性的软度： tf /td，或称恢复系 数，用Sr表示。 */21 */21 电力二极管的特点： ①由于电力二极管正向导通时要流过很大的电流，其电流密度较大，因而额外载流子的注入水平较高，电导调制效应不能忽略。 ②其引线和焊接电阻的压降等都有明显的影响；由于其承受的电流变化率di／dt较大，因此其引线和器件自身的电感效应也会有较大影响。 ③提高反向耐压而设置的低掺杂N区也会造成正向压降比普通二极管大一些。 2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 */21 2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 当PN结上流过的正向电流较大时，由P区注入并积累在低掺杂N区的少子空穴浓度将很大，为了维持半导体的电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，使得其电阻率明显下降，也就是电导率大大增加，这就是电导调制效应。电导调制效应使得电力二极管在正向电流较大时压降仍然很低，维持在1V左右，所以正向偏置的电力二极管表现为低阻态。 1-* 1.8.1 晶闸管的串联 问题：理想串联希望器件分压相等，但因特性差异，使器件电压分配不均匀。 静态不均压：串联的器件流过的漏电流相同，但因静态伏安特性的分散性，各器件分压不等。 动态不均压：由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压。 目的：当晶闸管额定电压小于要求时，可以串联。 1-* 1.8.1 晶闸管的串联 静态均压措施： 选用参数和特性尽量一致的器件。 采用电阻均压，Rp的阻值应比器件阻断时的正、反向电阻小得多。 b) a) R C R C VT 1 VT 2 R P R P I O U U T1 I R U T2 VT 1 VT 2 图1-41　晶闸管的串联 a)　伏安特性差异　b)　串联均压措施 动态均压措施： 选择动态参数和特性尽量一致的器件。 用RC并联支路作动态均压。 采用门极强脉冲触发可以显著减小器件开通时间的差异。 1-* 1.8.2 晶闸管的并联 问题：会分别因静态和动态特性参数的差异而电流分配不均匀。 ?均流措施： 挑选特性参数尽量一致的器件。 采用均流电抗器。 用门极强脉冲触发也有助于动态均流。 当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法联接。 目的：多个器件并联来承担较大的电流 1-* 1.8.3电力MOSFET和IGBT并联运行的特点 Ron具有正温度系数，具有电流自动均衡的能力，容易并联。 注意选用Ron、UT、Gfs和Ciss尽量相近的器件并联。 电路走线和布局应尽量对称。 可在源极电路中串入小电感,起到均流电抗器的作用。 IGBT并联运行的特点 在1/2或1/3额定电流以下的区段，通态压降具有负温度系数。 在以上的区段则具有正温度系数。 并联使用时也具有电流的自动均衡能力，易于并联。 电力MOSFET并联运行的特点 1-* 1.7 电力电子器件器件的保护 1.