第二章电力电子的器件.pptVIP

* 2.6 功率集成电路与集成电力电子模块 ■实际应用电路 ◆高压集成电路（High Voltage IC——HVIC） ?一般指横向高压器件与逻辑或模拟控制电路的单片 集成。 ◆智能功率集成电路（Smart Power IC——SPIC） ?一般指纵向功率器件与逻辑或模拟控制电路的单片 集成。 ◆智能功率模块（Intelligent Power Module——IPM） ?专指IGBT及其辅助器件与其保护和驱动电路的单片 集成，也称智能IGBT（Intelligent IGBT）。 * 2.6 功率集成电路与集成电力电子模块 ■发展现状 ◆功率集成电路的主要技术难点：高低压电路之 间的绝缘问题以及温升和散热的处理。 ◆以前功率集成电路的开发和研究主要在中小功 率应用场合。 ◆智能功率模块在一定程度上回避了上述两个难 点,最近几年获得了迅速发展。 ◆功率集成电路实现了电能和信息的集成，成为 机电一体化的理想接口。 * 本章小结 ◆按驱动类型 ?电压驱动型器件 √单极型器件和复合型器件。 √共同特点是：输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高。 ?电流驱动型器件 √双极型器件。 √共同特点是：具有电导调制效应，因而通态压降低，导通损耗小，但工作频率较低，所需驱动功率大，驱动电路也比较复杂。 ◆按控制信号的波形 ?电平控制型器件 √电压驱动型器件和部分电流驱动型器件（如GTR） ?脉冲触发型器件 √部分电流驱动型器件（如晶闸管和GTO） * 2.4.2 电力晶体管 空穴流 电 子 流 c) E b E c i b i c = b i b i e =(1+ b ) i b 图2-16 c) 内部载流子的流动 ?在应用中，GTR一般采用共发射极接法。集电极电流ic与基极电流ib之比为 ?称为GTR的电流放大系数，它反映了基极电流对集电极电流的控制能力。当考虑到集电极和发射极间的漏电流Iceo时，ic和ib的关系为 ?单管GTR的? 值比处理信息用的小功率晶体管小得多，通常为10左右，采用达林顿接法可以有效地增大电流增益。 (2-9) (2-10) * 2.4.2 电力晶体管 ■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。 截止区 放大区 饱和区 O I c i b3 i b2 i b1 i b1 i b2 i b3 U ce 图2-17 共发射极接法时 GTR的输出特性 * 2.4.2 电力晶体管 ◆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。 i b I b1 I b2 I cs i c 0 0 90% I b1 10% I b1 90% I cs 10% I cs t 0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t t t off t s t f t on t r t d 图2-18 GTR的开通和关断过程电流波形 主要是由发射结势垒电容和集电结势垒电容充电产生的。 是用来除去饱和导通时储存在基区的载流子的，是关断时间的主要部分。 * 2.4.2 电力晶体管 ■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