全控型电力电子器ppt课件

1、模块IGBT开关器件IGCT驱动电路GCT4kA/4.5kV IGCT663A/4.5kV IGCTGCT分解部件与普通晶闸管的一样点：与普通晶闸管的一样点：PNPNPNPN四层半导体构四层半导体构造，外部引出阳极、阴极和门极；造，外部引出阳极、阴极和门极；和普通晶闸管的不同点：和普通晶闸管的不同点：GTOGTO是一种多元的功是一种多元的功率集成器件，内部包含数十个甚至数百个共阳率集成器件，内部包含数十个甚至数百个共阳极的小极的小GTOGTO元，这些元，这些GTOGTO元的阴极和门极那么在元的阴极和门极那么在器件内部并联在一同。器件内部并联在一同。导通：同晶闸管，AK正偏，GK正偏关断：门极加

2、负脉冲电流3.特点n全控型n容量大n off5n电流控制型电流关断增益电流关断增益off ： 最大可关最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最断阳极电流与门极负脉冲电流最大值大值IGM之比称为电流关断增益之比称为电流关断增益GMATOoffII 1000A的的GTO关断时门极负脉关断时门极负脉冲电流峰值要冲电流峰值要200A 。电力晶体管电力晶体管GTR Giant Transistor，巨型晶体管，巨型晶体管耐高电压、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 Junction TransistorBJT，英文有时候也称为，英文有时候也称为Power BJT在电力电子技

3、术的范围内，在电力电子技术的范围内，GTR与与BJT这两个称号等效。这两个称号等效。 运用运用20世纪世纪80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IGBT和电力和电力MOSFET取代取代1.1.单管单管GTR GTR n单管单管GTRGTR的根本任务原理与晶体管一样的根本任务原理与晶体管一样n作为大功率开关管运用时，作为大功率开关管运用时，GTRGTR任务在截止和导任务在截止和导通两种形状。通两种形状。n主要特性是耐压高、电流大、开关特性好主要特性是耐压高、电流大、开关特性好2达林顿GTRn单管单管 GTR GTR的电流增

4、益低，将给基极驱动电的电流增益低，将给基极驱动电路呵斥负担。达林顿构造是提高电流增益路呵斥负担。达林顿构造是提高电流增益一种有效方式。一种有效方式。n达林顿构造由两个或多个晶体管复合而成，达林顿构造由两个或多个晶体管复合而成，可以是可以是PNPPNP型也可以是型也可以是NPNNPN型，其性质由驱型，其性质由驱动管来决议动管来决议n 达林顿达林顿GTRGTR的开关速度慢，损耗大的开关速度慢，损耗大 3GTR 模块n将 GTR管芯、稳定电阻、加速二极管、续流二极管等组装成一个单元，然后根据不同用途将几个单元电路组装在一个外壳之内构成GTR模块。n目前消费的GTR模块可将多达6个相互绝缘的单元电路做

5、在同一模块内，可很方便地组成三相桥式电路。 一次击穿一次击穿集电极电压升高至击穿电压时，集电极电压升高至击穿电压时，Ic迅速增大，出现雪崩击迅速增大，出现雪崩击穿；穿；只需只需Ic不超越限制，不超越限制，GTR普通不会损坏，任务特性也不变。普通不会损坏，任务特性也不变。 二次击穿二次击穿一次击穿发生时，假设继续增高外接电压，那么一次击穿发生时，假设继续增高外接电压，那么Ic继续增继续增大，当到达某个临界点时，大，当到达某个临界点时，Uce会忽然降低至一个小值，会忽然降低至一个小值，同时导致同时导致Ic急剧上升，这种景象称为二次击穿，急剧上升，这种景象称为二次击穿，二次击穿的继续时间很短，普通在

6、纳秒至微秒范围，经常二次击穿的继续时间很短，普通在纳秒至微秒范围，经常立刻导致器件的永久损坏。必需防止。立刻导致器件的永久损坏。必需防止。平安任务区 防止二次击穿，采用维护电路，同时思索防止二次击穿，采用维护电路，同时思索器件的平安裕量，尽量使器件的平安裕量，尽量使GTR任务在平安任务任务在平安任务区。区。 4.特点n全控型，电流控制型全控型，电流控制型n二次击穿任务时要防止二次击穿任务时要防止n中大容量，开关频率较低中大容量，开关频率较低N+GSDP沟道b)N+N-SGDPPN+N+N+沟道a)GSDN沟道图1-19 电力MOSFET的构造和电气图形符号 a) 内部构造断面表示图 b) 电气

7、图形符号 漏源极导通条件：在栅源极间加正电压漏源极导通条件：在栅源极间加正电压UGS漏源极关断条件：栅源极间电压漏源极关断条件：栅源极间电压UGS为零为零n控制级输入阻抗大控制级输入阻抗大n驱动电流小驱动电流小n防止静电感应击穿防止静电感应击穿n中小容量，开关频率高中小容量，开关频率高n导通压降大缺乏导通压降大缺乏第四节第四节 绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管(IGBT)(IGBT)n 绝缘栅双极型晶体管简称为绝缘栅双极型晶体管简称为IGBTInsulated Gate Biopolar Transistor,是是80年代中期年代中期开展起来的一种新型复合器件。开展起来的一种新型复合器件。nI

8、GBT综合了综合了MOSFET和和GTR的输入阻抗高、任的输入阻抗高、任务速度快、通态电压低、阻断电压高、接受电流务速度快、通态电压低、阻断电压高、接受电流大的优点。成为当前电力半导体器件的开展方向。大的优点。成为当前电力半导体器件的开展方向。1. 构造构造n复合构造复合构造= MOSFET+GTREGCN+N-a)PN+N+PN+N+P+发射极 栅极集电极注入区缓冲区漂移区J3J2J1GEC+-+-+-IDRNICVJ1IDRonb)GCc)栅极栅极驱动原理与电力MOSFET根本一样，属于场控器件，通断由栅射极电压uGE决议导通条件：在栅射极间加正电压UGEUGE大于开启电压UGE(th)时

9、，MOSFET内构成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。关断条件：栅射极反压或无信号栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消逝，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。3.特点n高频，容量大n反向耐压低必需反接二极管n模块化n驱动和维护有公用芯片其他电力电子器件nMCTMOS控制晶闸管nSIT静电感应晶体管nSITH静电感应晶闸管本章小结本章小结1、根据开关器件能否可控分类、根据开关器件能否可控分类1不可控器件：二极管不可控器件：二极管VD2半控器件：普通晶闸管半控器件：普通晶闸管SCR3全控器件：全控器件：GTO、GTR、功率、功率MOSFET、IGBT等。等。 2、根据门极、根据门极(栅极栅极)驱动信号的不同驱动信号的不同1电流控制器件：驱动功率