第1章_电力电子器件

1、1第第1章章 电力电子器件电力电子器件2半控型器件（如半控型器件（如ThyristorThyristor） 通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。全控型器件（如全控型器件（如IGBT, Power MOSFET)IGBT, Power MOSFET) 通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件。不可控器件不可控器件(Power Diode)(Power Diode) 不能用控制信号来控制其通断, 因此也就不需要驱动电路。1.1 电力电子器件概述电力电子器件概述按器件受控程度可分为以下三类：按器件受控程度可分为以下三类：3电流驱动型（如电流驱动型（如GTRGTR） 通过从控制

2、端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。电压驱动型（如电压驱动型（如IGBTIGBT） 仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。1.1 电力电子器件概述电力电子器件概述 按驱动信号的性质可分为以下二类：按驱动信号的性质可分为以下二类：4单极型器件（如单极型器件（如Power MOSFETPower MOSFET） 由一种载流子参与导电的器件。双极型器件（如双极型器件（如GTO,GTR)GTO,GTR) 由电子和空穴两种载流子参与导电的器件。复合型器件复合型器件( (如如IGBT)IGBT) 由单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件。1.1 电力电子器件概述

3、电力电子器件概述按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况电的情况可分为以下三类：可分为以下三类：5 Power Diode结构和原理简单，工作可靠，自20世纪50年代初期就获得应用。 快恢复二极管和肖特基二极管，分别在中、高频整流和逆变，以及低压高频整流的场合，具有不可替代的地位。1.2 电力二极管电力二极管整流二极管及模块整流二极管及模块6基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一样。由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。从外形上看，主要有螺栓型和平板型两种封装。图图1-2 1-2 电力二极管的外形、结构和图形符号电力二极管的外形、结构

4、和图形符号 a) a) 外形外形 b) b) 结构结构 c) c) 电气图形符号电气图形符号1.2 电力二极管电力二极管AKAKa)IKAPNJb)c)AK7 状态参数正向导通反向截止反向击穿电流正向大几乎为零反向大电压维持1V反向大反向大阻态低阻态高阻态 二极管的基本原理就在于PN结的单向导电性这一主要特征。 PN结的反向击穿（两种形式)雪崩击穿齐纳击穿均可能导致热击穿1.2 电力二极管电力二极管 PN结的状态8主要指其伏安特性伏安特性门槛电压门槛电压UTO，正向电流I IF F开始明显增加所对应的电压。与IF对应的电力二极管两端的电压即为其正向正向电压降电压降U UF F 。承受反向电压时

5、，只有微小而数值恒定的反向漏电流。图图1-3 1-3 电力二极管的伏安特性电力二极管的伏安特性1.2 电力二极管电力二极管91.3 晶闸管晶闸管引言引言1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管。1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。1958年商业化。开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代。20世纪80年代以来，开始全控型器件。能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位。晶闸管晶闸管（Thyristor）：硅晶体闸流管，可控硅整流器（Silicon Controlled RectifierSCR），以前又简称可控硅。101.3 晶闸管的结构与工作原理晶闸管的

6、结构与工作原理11图图1-4 1-4 晶闸管的外形晶闸管的外形1.3.1 晶闸管的结构晶闸管的结构图图1-5 1-5 晶闸管的内部结构示意晶闸管的内部结构示意图和电气图形符号图和电气图形符号121.3.1 晶闸管的结构晶闸管的结构常用晶闸管的结构螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构13导通条件：（导通条件：（1）要有适当的正向阳极电压；）要有适当的正向阳极电压； （2）还要有适当的正向门极电压，且晶闸管一）还要有适当的正向门极电压，且晶闸管一 旦导通，门极将失去作用。旦导通，门极将失去作用。关断条件：去掉晶闸管的阳极电压；或者给晶闸管阳极加反向关断条件：去掉晶闸管的阳极电压；或者给晶闸

7、管阳极加反向 电压；或者降低正向阳极电压使流过晶闸管的电流电压；或者降低正向阳极电压使流过晶闸管的电流 降到维持电流以下降到维持电流以下 。 1.3.2 晶闸管的单向可控导电性晶闸管的单向可控导电性图图1-7 晶闸管导电特性实验电路晶闸管导电特性实验电路141.3.3 晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理式中1和2分别是晶体管V1和V2的共基极电流增益；ICBO1和ICBO2分别是V1和V2的共基极漏电流。由以上式可得 ：图图1-8 1-8 晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理 按晶体管的工作原理 ，得：)(121CBO2CBO1G2AIIII（1-5）21ccAIIIGAKIII111CBOAcII

8、I222CBOKcIII（1-1）（1-2）（1-3）（1-4）151.3.3 晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理在低发射极电流下 是很小的，而当发射极电流建立起来之后， 迅速增大。 阻断状态阻断状态：IG=0，1+2很小。流过晶闸管的漏电流稍大于两个晶体管漏电流之和。 开通状态开通状态：注入触发电流使晶体管的发射极电流增大以致1+2趋近于1的话，流过晶闸管的电流IA，将趋近于无穷大，实现饱和导通。IA实际由外电路决定。161.3.3 晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理阳极电压升高至相当高的数值将造成雪崩效应阳极电压上升率du/dt过高结温较高光触发光触发光触发可以保证控制电路与主电路之间的良好绝

9、缘而应用于高压电力设备中，称为光控晶闸管光控晶闸管（Light Triggered ThyristorLTT）。只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段。其他几种可能导通的情况其他几种可能导通的情况171.3.4 晶闸管的阳极伏安特性晶闸管的阳极伏安特性图图1-9 1-9 晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性181.3.5 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数断态重复峰值电压断态重复峰值电压U UDRMDRM 在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。反向重复峰值电压反向重复峰值电压U URRMRRM 在门极断路而结温为额定值时，允许重复

10、加在器件上的反向峰值电压。通态（峰值）电压通态（峰值）电压U UT T 晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。通常取晶闸管的通常取晶闸管的U UDRMDRM和和U URRMRRM中较小的标值中较小的标值作为该器件的作为该器件的额定电压额定电压。选用时，一般取额定电选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压所承受峰值电压2 23 3倍倍。使用注意：使用注意：1）电压定额电压定额191.3.5 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数通态平均电流通态平均电流 I IT(AVT(AV）（额定电流（额定电流 ）在环境温度为在环境温度为4040 C C和规定的

11、冷却状态下，稳定结温不超过额定和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值最大工频正弦半波电流的平均值。使用时按。使用时按有有效值相等的原则效值相等的原则选取晶闸管，还要留出选取晶闸管，还要留出1.51.52 2倍倍的安全裕量。的安全裕量。n维持电流维持电流 I IHH 使晶闸管维持导通所必需的最小电流。使晶闸管维持导通所必需的最小电流。 擎住电流擎住电流 I IL L 晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后， 能维持导通所需能维持导通所需的最小电流。的最小电流。对同一晶闸管来说对同一晶闸管来说，

12、通常通常I IL L约为约为I IH H的的2424倍倍。2）电流定额电流定额201.3.5 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数mmAVTdIttdIII0sin212sin2120mmTnItdtIII图图1-10 额定情况下晶闸管各电流的关系额定情况下晶闸管各电流的关系57. 12AVTTndfIIIIKdtTMAVTTnIKIII)25 . 1 ()25 . 1 (57. 1)(（1-7）（1-8）（1-9）（1-10）21 晶闸管的型号晶闸管的型号 例如，例如，KP200-5EKP200-5E，表示该元件额定电流为，表示该元件额定电流为200A200A，额，额定电压为定电压为500V50

13、0V，管压降为，管压降为0.70.70.8V0.8V的普通晶闸管。的普通晶闸管。22例例1 1 一晶闸管接在一晶闸管接在220V220V交流回路中，通过器件的电流交流回路中，通过器件的电流有效值为有效值为100A100A，问应选择什么型号的晶闸管？，问应选择什么型号的晶闸管？ 解：晶闸管额定电压解：晶闸管额定电压 U UTnTn=(2=(23)U3)UTMTM=(2=(23) 3) 220=622 220=622 933(V)933(V) 按晶闸管参数系列取按晶闸管参数系列取800V800V 晶闸管额定电流晶闸管额定电流 I IT(AV)T(AV)=(1.5=(1.52)I2)IT T /1.

14、57/1.57 =(1.5=(1.52)2)100100 /1.57/1.57 =95 =95128(A)128(A) 按晶闸管参数系列取按晶闸管参数系列取100A100A 选择晶闸管的型号选择晶闸管的型号KP100-8.KP100-8. 2VTR220V23例例2 2 现有晶闸管型号为现有晶闸管型号为KP50-7,KP50-7,用于某电路中时用于某电路中时, ,流流过的电流波形如图所示过的电流波形如图所示, ,试求试求ImIm允许多大允许多大? ?解解: KP50-7: KP50-7晶闸管允许晶闸管允许流过的电流有效值为流过的电流有效值为 实际流过该管的电流有效值实际流过该管的电流有效值iI

15、m2/378.5(A) 0557. 157. 1)(AVTTII3)(213202mmItdII考虑考虑2 2倍余量倍余量 )(6825 .783AImt0241.3.5 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数断态电压临界上升率断态电压临界上升率d du u/d/dt t 指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率。 电压上升率过大，使充电电流足够大，就会使晶闸管误导通 。 通态电流临界上升率通态电流临界上升率d di i/d/dt t 指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。 如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。3）动态参数

16、动态参数251.4 晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件261.4.1 双向双向晶闸管晶闸管双向晶闸管（双向晶闸管（Triode AC SwitchTRIAC或或Bidirectional triode thyristor） （a）等效电路）等效电路 （b）电气图形符号）电气图形符号 图图1-13 双向晶闸管的等效电路及电气图形符号双向晶闸管的等效电路及电气图形符号图图1-14 双向晶闸管的伏安特性双向晶闸管的伏安特性 双向晶闸管通常用在交流电路中，因此不用平均值而用双向晶闸管通常用在交流电路中，因此不用平均值而用有效值有效值来表来表示其额定电流值。示其额定电流值。 门极使器件在主电极的正反两方向

17、均可触发导通，触发方式常选门极使器件在主电极的正反两方向均可触发导通，触发方式常选（+、-）或（）或（-、-）。）。 271.4.2 逆导逆导晶闸管晶闸管 逆导晶闸管逆导晶闸管（Reverse Conducting ThyristorRCT） （a）等效电路）等效电路 （b）电气图形符号）电气图形符号 （c）伏安特性）伏安特性 图图1-16 逆导晶闸管的等效电路、电气图形符号及伏安特性逆导晶闸管的等效电路、电气图形符号及伏安特性 具有正向压降小、关断时间短、高温特性好、额定结温高等具有正向压降小、关断时间短、高温特性好、额定结温高等优点，可用于不需要阻断反向电压的电路中。优点，可用于不需要阻断

18、反向电压的电路中。 281.4.3 快速快速晶闸管晶闸管有快速晶闸管和高频晶闸管。开关时间以及du/dt和di/dt耐量都有明显改善。普通晶闸管关断时间数百微秒，快速晶闸管数十微秒，高频晶闸管10s左右。高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高。由于工作频率较高，不能忽略其开关损耗的发热效应。快速晶闸管快速晶闸管（Fast Switching Thyristor FST)Fast Switching Thyristor FST)291.4.4 光控光控晶闸管晶闸管 光控晶闸管光控晶闸管（Light Triggered ThyristorLTT）AGKa)AK光强度强弱b)OUIA图图1-

19、17 1-17 光控晶闸管的电气图形光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性符号和伏安特性a) a) 电气图形符号电气图形符号 b) b) 伏安特性伏安特性又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，且可避免电磁干扰的影响。因此主要用在高压大功率的场合。301.5 全控型电力电子器件全控型电力电子器件引言引言门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管在晶闸管问世后不久出在晶闸管问世后不久出现。现。2020世纪世纪8080年代以来，电力电子技术进入了一个年代以来，电力电子技术进入了一个崭新时代。崭新时代。典型代表典型代表电力晶体管、门极可关断晶闸管、电力晶

20、体管、门极可关断晶闸管、电力场效应晶体管、绝缘栅极双极型晶体管。电力场效应晶体管、绝缘栅极双极型晶体管。311.5 全控型电力电子器件全控型电力电子器件321.5.1 双极型器件双极型器件电力晶体管电力晶体管电力晶体管（电力晶体管（Giant TransistorGTRGiant TransistorGTR，直译为巨，直译为巨型晶体管）型晶体管） 。耐高电压、大电流的双极结型晶体管（耐高电压、大电流的双极结型晶体管（Bipolar Bipolar Junction TransistorBJTJunction TransistorBJT），亦称为），亦称为Power BJTPower BJT。

21、应用应用2020世纪世纪8080年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸管，年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸管，但目前又大多被但目前又大多被IGBTIGBT和电力和电力MOSFETMOSFET取代。取代。术语用法术语用法：33基本原理与普通双极结型晶体管相同。基本原理与普通双极结型晶体管相同。主要特性：耐压高、电流大、开关特性好。主要特性：耐压高、电流大、开关特性好。通常采用达林顿接法组成单元结构。通常采用达林顿接法组成单元结构。1.5.1 双极型器件双极型器件电力晶体管电力晶体管1）GTR的结构和工作原理的结构和工作原理图图1-18 GTR1-18 GTR的结构、电气图形符号和内部载流子的流

22、动的结构、电气图形符号和内部载流子的流动 a) a) 内部结构断面示意图内部结构断面示意图 b) b) 电气图形符号电气图形符号 c) c) 内部载流子的流动内部载流子的流动341.5.1 双极型器件双极型器件电力晶体管电力晶体管一次击穿一次击穿：集电极电压升高至击穿电压时，I Ic迅速增大，只要 I Ic c不超过限度，GTR一般不会损坏。 二次击穿二次击穿：一次击穿发生时，I Ic c突然急剧上升，电压陡然下降。将导致器件的永久损坏。安全工作区（安全工作区（Safe Operating AreaSOA）最高电压U UceMceM、集电极最大电流I IcMcM、最大耗散功率P PcMcM、二

23、次击穿临界线限定。SOAOIcIcMPSBPcMUceUceM2）GTR的二次击穿现象与安全工作区的二次击穿现象与安全工作区351.5.1 双极型器件双极型器件门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管晶闸管的一种派生器件。晶闸管的一种派生器件。可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断。可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断。GTOGTO的电压、电流容量较大，与普通晶闸管的电压、电流容量较大，与普通晶闸管接近，因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较接近，因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用。多的应用。门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor GTO）361.5.1

24、 双极型器件双极型器件门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管结构结构：与普通晶闸管的与普通晶闸管的相同点相同点： PNPNPNPN四层半导体结构，四层半导体结构，外部引出阳极、阴极和门极。外部引出阳极、阴极和门极。和普通晶闸管的和普通晶闸管的不同点不同点：GTOGTO是一种多元的功率集是一种多元的功率集成器件。成器件。c)图1-13AGKGGKN1P1N2N2P2b)a)AGK图图1-19 GTO1-19 GTO的内部结构和电气图形符号的内部结构和电气图形符号 1）GTO的结构和工作原理的结构和工作原理371.5.1 双极型器件双极型器件门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管GTOGTO通过门极关断的原因

25、通过门极关断的原因设计设计 2 2较大，使晶体管较大，使晶体管V V2 2控控 制灵敏，易于门极关断。制灵敏，易于门极关断。导通时导通时 1 1+ + 2 2更接近更接近1 1，导，导通时接近临界饱和，有利门通时接近临界饱和，有利门极控制关断，但导通时管压极控制关断，但导通时管压降增大。降增大。 多元集成结构，使得多元集成结构，使得P P2 2基区基区横向电阻很小，能从门极抽横向电阻很小，能从门极抽出较大电流出较大电流。 RN PNPN PAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2b)381.5.2 单极型器件单极型器件电力场效应晶体管电力场效应晶体管分为分为结型和绝缘栅型结型和绝缘栅型

26、主 要 指主 要 指 绝 缘 栅 型 中 的绝 缘 栅 型 中 的 M O SM O S 型型 （ M e t a l O x i d e M e t a l O x i d e Semiconductor FETSemiconductor FET）简称电力简称电力MOSFETMOSFET（Power MOSFETPower MOSFET）结型电力场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（结型电力场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static Static Induction TransistorSITInduction TransistorSIT） 特点特点用栅极电压来控制漏极电流用栅极电压来控

27、制漏极电流驱动电路简单，驱动功率小。驱动电路简单，驱动功率小。开关速度快，工作频率高。开关速度快，工作频率高。热稳定性优于热稳定性优于GTRGTR。电流容量小，耐压低电流容量小，耐压低。电力场效应晶体管电力场效应晶体管391.5.2 单极型器件单极型器件电力场效应晶体管电力场效应晶体管电力电力MOSFETMOSFET的种类的种类按导电沟道可分为按导电沟道可分为P P沟道沟道和和N N沟道沟道。 耗尽型耗尽型当栅极电压为零时漏源极之间就存当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道。在导电沟道。 增强型增强型对于对于N N（P P）沟道器件，栅极电压）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道

28、。大于（小于）零时才存在导电沟道。 电力电力MOSFETMOSFET主要是主要是N N沟道增强型沟道增强型。1 1）电力）电力MOSFETMOSFET的结构和工作原理的结构和工作原理401.5.2 单极型器件单极型器件电力场效应晶体管电力场效应晶体管电力电力MOSFETMOSFET的结构的结构单极型晶体管。单极型晶体管。导电机理与小功率导电机理与小功率MOSMOS管相同。管相同。N+GSDP沟道b)N+N-SGDPPN+N+N+沟道a)GSDN沟道图1-19图图1-22 1-22 电力电力MOSFETMOSFET的结构和电气图形符号的结构和电气图形符号411.5.2 单极型器件单极型器件电力场

29、效应晶体管电力场效应晶体管小功率小功率MOSMOS管采用管采用横向导电横向导电结构。结构。电力电力MOSFETMOSFET大都采用大都采用垂直导电垂直导电结构，又称为结构，又称为VMOSFETVMOSFET（Vertical MOSFETVertical MOSFET）。）。按垂直导电结构的差异，分为利用按垂直导电结构的差异，分为利用V V型槽实现垂直导型槽实现垂直导电的电的VVMOSFETVVMOSFET和具有垂直导电双扩散和具有垂直导电双扩散MOSMOS结构的结构的VDMOSFETVDMOSFET（Vertical Double-diffused Vertical Double-diffu

30、sed MOSFETMOSFET）。）。多元集成结构多元集成结构421.5.2 单极型器件单极型器件电力场效应晶体管电力场效应晶体管截止截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。 P基区与N漂移区之间形成的PN结J1反偏，漏源极之间无电流流过。导电导电：在栅源极间加正电压UGS 当UGS大于UT时，P型半导体反型成N型而成为反型层反型层，该反型层形成N沟道而使PN结J1消失，漏极和源极导电 。N+GSDP沟道b)N+N-SGDPPN+N+N+沟道a)GSDN沟道图1-19电力电力MOSFET的工作原理的工作原理431.5.3 混合型器件混合型器件绝缘栅极双极型晶体管绝缘栅极双极型晶体管绝缘栅双

31、极晶体管（绝缘栅双极晶体管（Ins ulate d - gate Bip o lar Ins ulate d - gate Bip o lar TransistorIGBTTransistorIGBT）GTRGTR和和MOSFETMOSFET的复合。的复合。19861986年投入市场，是中小功率电力电子设备的主导器件。年投入市场，是中小功率电力电子设备的主导器件。 GTRGTR和和GTOGTO的特点的特点双极型，电流驱动，有电导调制效双极型，电流驱动，有电导调制效应，通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电应，通流能力很强，开关速度较低，所需驱动功率大，驱动电路复杂。路复杂。 MOS

32、FETMOSFET的优点的优点单极型，电压驱动，开关速度快，输单极型，电压驱动，开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。入阻抗高，热稳定性好，所需驱动功率小而且驱动电路简单。441.5.3 混合型器件混合型器件绝缘栅极双极型晶体管绝缘栅极双极型晶体管1) IGBT1) IGBT的结构和工作原理的结构和工作原理三端器件：栅极三端器件：栅极GG、集电极、集电极C C和发射极和发射极E E图图1-25 IGBT1-25 IGBT的简化等效电路和电气图形符号的简化等效电路和电气图形符号图图1-241-24 内部结构断面示意图内部结构断面示意图451.5.3 混合型器件混合型

33、器件绝缘栅极双极型晶体管绝缘栅极双极型晶体管图图1-25aN1-25aN沟道沟道VDMOSFETVDMOSFET与与GTRGTR组合组合NN沟道沟道IGBTIGBT。IGBTIGBT比比VDMOSFETVDMOSFET多一层多一层P P+ +注入区，具有注入区，具有很强的通流能力。很强的通流能力。简化等效电路表明，简化等效电路表明，IGBTIGBT是是GTRGTR与与MOSFETMOSFET组成的达林顿结构，一个由组成的达林顿结构，一个由MOSFETMOSFET驱动的驱动的厚基区厚基区PNPPNP晶体管。晶体管。R RN N为晶体管基区内的调制电阻。为晶体管基区内的调制电阻。 IGBTIGBT

34、的结构的结构461.5.3 混合型器件混合型器件绝缘栅极双极型晶体管绝缘栅极双极型晶体管 驱动原理与电力驱动原理与电力MOSFETMOSFET基本相同，场控器件，通断由基本相同，场控器件，通断由栅射极电压栅射极电压u uGEGE决定。决定。导通导通：u uGEGE大于大于开启电压开启电压UGE(th)UGE(th)时，时，MOSFETMOSFET内形内形成沟道，为晶体管提供基极电流，成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBTIGBT导通。导通。通态压降通态压降：电导调制效应使电阻：电导调制效应使电阻R RN N减小，使通态压降减小，使通态压降减小。减小。关断关断：栅射极间施加反压或不加信号时，：栅

35、射极间施加反压或不加信号时，MOSFETMOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBTIGBT关关断。断。 IGBTIGBT的原理的原理47a)b)O有源区正向阻断区饱和区反向阻断区ICUGE(th)UGEOICURMUFMUCEUGE(th)UGE增加1.5.3 混合型器件混合型器件绝缘栅极双极型晶体管绝缘栅极双极型晶体管2) IGBT2) IGBT的基本特性的基本特性 IGBTIGBT的静态特性的静态特性图图1-26 IGBT1-26 IGBT的转移特性和输出特性的转移特性和输出特性a) a) 转移特性转移特性 b) b) 输出特性输出特性

36、转移特性转移特性IC与UGE间的关系(开启电开启电压压UGE(th)输出特性输出特性分为三个区域：正向阻断区、有源区和饱和区。48图图1-11-1电力电子器件分类电力电子器件分类“树树” 本章小结本章小结主要内容主要内容 主讲了电力二极管、晶闸管主讲了电力二极管、晶闸管（SCRSCR）、双向晶闸管、逆导晶闸）、双向晶闸管、逆导晶闸管、快速晶闸管、光控晶闸管、管、快速晶闸管、光控晶闸管、电力晶体管（电力晶体管（GTRGTR）、门极可关断）、门极可关断晶闸管（晶闸管（GTOGTO）、功率场效应晶体）、功率场效应晶体管（管（Power MOSFETPower MOSFET）、绝缘栅双）、绝缘栅双极型

37、晶体管（极型晶体管（IGBTIGBT） 。电力电子器件类型归纳电力电子器件类型归纳单极型单极型： Power MOSFET双极型双极型：电力二极管、晶闸管、电力二极管、晶闸管、双向晶闸管、逆导晶双向晶闸管、逆导晶闸管、快速晶闸管、光控晶闸管、闸管、快速晶闸管、光控晶闸管、GTOGTO、GTRGTR复合型：复合型：IGBTIGBT49 本章小结本章小结 特点特点：输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高。电流驱动型电流驱动型：晶闸管、双向晶闸管、逆导晶晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、快速晶闸管、闸管、快速晶闸管、 GTO、GTR 特点特点：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，驱动电路较复杂。 电压驱动型