第1章 电力电子器件 (3).pptVIP

第一章 电力电子器件 1.4 门极可关断晶闸管GTO ■晶闸管的一种派生器件，但 可以通过在门极施加负的脉冲 电流使其关断，因而属于全控 型器件。 ■GTO的结构和工作原理 ◆GTO的结构 ?是PNPN四层半导体结构。 ?是一种多元的功率集成 器件，虽然外部同样引出个 极，但内部则包含数十个甚 至数百个共阳极的小GTO 元，这些GTO元的阴极和门 极则在器件内部并联在一起。 1.4 门极可关断晶闸管GTO 1.4 门极可关断晶闸管GTO ?GTO的导通过程与普通晶闸管是一样的， 只不过导通时饱和程度较浅。 ?而关断时，给门极加负脉冲，即从门极抽 出电流，当两个晶体管发射极电流IA和IK的 减小使?1+?21时，器件退出饱和而关断。 ?GTO的多元集成结构使得其比普通晶闸管 开通过程更快，承受di/dt的能力增强。 1.4 门极可关断晶闸管GTO ■GTO的动态特性 ◆开通过程与普通晶闸管类似。 ◆关断过程 ?储存时间ts 下降时间tf 尾部时间tt ?通常tf比ts小得多，而tt比ts要长。 ?门极负脉冲电流幅值越大，前沿越陡， ts就越短。使门极负脉冲的后沿缓慢衰减，在tt阶段仍能保持适当的负电压，则可以缩短尾部时间。 1.4 门极可关断晶闸管GTO 门级可关断晶闸管的主要参数 GTO有许多参数与晶闸管相同，这里只介绍一些与晶闸管不同的参数。 (1) 最大阳极可关断电流IATO 电流过大时α1+α2稍大于1的条件可能被破坏，使器件饱和程度加深，导致门极关断失败。 (2) 关断增益?off GTO的关断增益?off为最大可关断阳极电流IATO与门极负电流最大值IgM之比?off通常只有5左右。 1.5 功率晶体管(GTR) ■功率晶体管（Giant Transistor——GTR） 按英文直译为巨型晶体管，是一种耐高电压、 大电流的双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor——BJT） ■GTR的结构和工作原理 ◆与普通的双极结型晶体管基本原理是一 样的。 ◆最主要的特性是耐压高、电流大、开关 特性好。 1.5 功率晶体管(GTR) ◆ GTR的结构 ?采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构，并采用集 成电路工艺将许多这种单元并联而成。 ? GTR是由三层半导体（分别引出集电极、基极和发射极）形成 的两个PN结（集电结和发射结）构成，多采用NPN结构。 1.5 功率晶体管(GTR) 1.5 功率晶体管(GTR) ■GTR的基本特性 ◆静态特性 ?在共发射极接法时的典 型输出特性分为截止区、放 大区和饱和区三个区域。 ?在电力电子电路中， GTR工作在开关状态，即工 作在截止区或饱和区。 ?在开关过程中，即在截 止区和饱和区之间过渡时， 一般要经过放大区。 1.5 功率晶体管(GTR) ◆动态特性 ?开通过程 √需要经过延迟时间td和上升时 间tr，二者之和为开通时间ton。 √增大基极驱动电流ib的幅值并 增大dib/dt，可以缩短延迟时间， 同时也可以缩短上升时间，从而 加快开通过程。 ?关断过程 √需要经过储存时间ts和下降时 间tf，二者之和为关断时间toff。 √减小导通时的饱和深度以减 小储存的载流子，或者增大基极 抽取负电流Ib2的幅值和负偏压， 可以缩短储存时间，从而加快关 断速度。 ?GTR的开关时间在几微秒以内， 比晶闸管和GTO都短很多。 1.5 功率晶体管(GTR) ■GTR的主要参数 ◆电流放大倍数?、直流电流增益hFE、集电极与发射极间漏电流Iceo、 集电极和发射极间饱和压降Uces、开通时间ton和关断时间toff ◆最高工作电压 ?GTR上所加的电压超过规定值时，就会发生击穿。 ?击穿电压不仅和晶体管本身的特性有关，还与外电路的接法有关。 ?发射极开路时集电极和基极间的反向击穿电压BUcbo 基极开路时集电极和发射极间的击穿电压BUceo 发射极与基极间用电阻联接或短路联接时集电极和发射极间的击穿电压BUcer和BUces 发射结反向偏置时集电极和发射极间的击穿电