电力电子技术器件原理

2.3晶闸管（SCR）名称晶闸管

（Thyristor）可控硅

（SCR）外形与符号February,20041北京交通大学电气工程学院SCR的工作原理February,20042北京交通大学电气工程学院SCR的导通和关断条件当SCR承受反向阳极电压时，不论门极承受何种电压，SCR均处于阻断状态。当SCR承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下，SCR才能导通。SCR在导通时，只要仍然承受一定正向阳极电压，不论门极电压如何，SCR仍能导通。SCR在导通情况下，当主电路电流减少到一定程度时，SCR恢复为阻断。February,20043北京交通大学电气工程学院SCR的特性SCR的伏安特性

VRSM:反向不重复峰值电压

VBO：转折电压

IH：维持电流门极的伏安特性February,20044北京交通大学电气工程学院课堂思考（一）调试如图所示晶闸管电路，在断开Rd测量输出电压Vd是否正确可调时，发现电压表V读数不正常，接上Rd后一切正常，为什么？（触发脉冲始终正常工作）February,20045北京交通大学电气工程学院SCR的主要参数通态平均电流

ITA

February,20046北京交通大学电气工程学院课堂思考（二）通过SCR的电流波形

如图所示，Im＝300A

试选取SCR的ITA解：电流有效值

February,20047北京交通大学电气工程学院晶闸管家族的其它器件快速晶闸管（KK、FSCR）逆导型晶闸管（ReverseConductingThyristor）RCTFebruary,20048北京交通大学电气工程学院晶闸管家族的其它器件（续）双向晶闸管（Bi-directionalThyristor）TRIACFebruary,20049北京交通大学电气工程学院2.4可关断晶闸管（GTO）名称GateTurnoffThyristor，简称GTO符号February,200410北京交通大学电气工程学院GTO的关断原理GTO处于临界导通状态集电极电流IC1占总电流的比例较小

关断增益February,200411北京交通大学电气工程学院GTO的阳极伏安特性逆阻型逆导型February,200412北京交通大学电气工程学院GTO的开通特性ton:开通时间td:延迟时间tr

:上升时间ton=td+trFebruary,200413北京交通大学电气工程学院GTO的关断特性toff

:关断时间ts

:存储时间tf

:下降时间tt

:尾部时间toff=

ts

+

tf

+（tt）February,200414北京交通大学电气工程学院GTO的主要参数可关断峰值电流ITGQM关断时的阳极尖峰电压VPVP

过大可能引起过热误触发阳极电压上升率dv/dt静态dv/dt动态dv/dt阳极电流上升率di/dtFebruary,200415北京交通大学电气工程学院2.5电力晶体管（GTR/BJT）名称巨型晶体管（GiantTransistor）电力晶体管符号特点（双极型器件）饱和压降低开关时间较短安全工作区宽February,200416北京交通大学电气工程学院2.6功率MOSFET名称又称功率MOSFET或电力场效应晶体管分类P沟道增强型

N沟道耗尽型符号{{February,200417北京交通大学电气工程学院电力MOSFET的特点单极型器件优点开关速度很快，工作频率很高;电流增益大，驱动功率小;正的电阻温度特性，易并联均流。缺点通态电阻较大，通态损耗相应也大；单管容量难以提高，只适合小功率。February,200418北京交通大学电气工程学院电力MOSFET的转移特性ID=f（VGS）ID较大时，ID

与VGS间的关

系近似线性。跨导GFS=dID

/dVGSVGS（th）

开启电压February,200419北京交通大学电气工程学院电力MOSFET的输出特性（Ⅰ）截止区（Ⅱ）饱和区（Ⅲ）非饱和区（Ⅳ）雪崩区February,200420北京交通大学电气工程学院2.7绝缘栅双极晶体管（IGBT）符号工作原理由MOSFET和

GTR复合而成等效电路如右February,200421北京交通大学电气工程学院IGBT的伏安特性伏安特性示意图February,200422北京交通大学电气工程学院IGBT的擎住效应产生原因内部存在NPN

型寄生晶体管避免方法使漏极电流

不超过IDM减小重加dvds

/dtFebruary,200423北京交通大学电气工程学院IGBT的安全工作区栅极布线应注意：驱动电路与IGBT的连线要尽量短；如不能直接连线时，应采用双绞线。正向安全工作区反向安全工作区February,200424北京交通大学电气工程学院2.8其它新型场控器件MOS控制晶闸管MCT集成门极驱动晶闸管IGCT静电感应晶体管SIT静电感应晶闸管SITH智能型器件IPMFebruary,200425北京交通大学电气工程学院2.9常用器件性能比较

DSCR

GTOIGBTMOSFET驱动信号无

电流电流电压电压驱动功率—大大中小通态压降小小小中大开关速度慢/快慢较慢中快通过电流能力大大较大中