电力电子器件-第二章课件

第二章电力电子器件

2.1电力二极管2.2电力场效应晶体管P－MOSFET2.3绝缘门极双极型晶体管IGBT2.4MOSFET及IGBT的驱动与保护2.5半导体电力开关模块和功率集成电路本章小结电力开关器件家族树

电力开关器件发展史

电力开关器件分类根据开通和关断所需门极（栅极）驱动信号的不同要求，开关器件又可分为电流控制型开关器件和电压控制型开关器件两大类：SCR、BJT和GTO为电流驱动控制型器件P－MOSFET、IGBT均为电压驱动控制型器件三极管BJT要求有正的、持续的基极电流开通并保持为通态，当基极电流为零后BJT关断。为了加速其关断，最好能提供负的脉冲电流。P-MOSFET和IGBT要求有正的持续的驱动电压使其开通并保持为通态，要求有负的、持续的电压使其关断并保持为可靠的断态。电压型驱动器件的驱动功率都远小于电流型开关器件，驱动电路也比较简单可靠。2.1电力二极管

PowerDiode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。2.1.2半导体二极管基本特性—单向导电性半导体电力二极管的开关特性开关过程，由导通状态转为阻断状态并不是立即完成，它要经历一个短时的过渡过程；此过程的长短、过渡过程的波形对不同性能的二极管有很大差异；理解开关过程对今后选用电力电子器件，理解电力电子电路的运行是很有帮助的，因此应对二极管的开关特性有较清晰的了解。二极管电流定额的含义2.1.4电力二极管的类型2.1.4电力二极管的类型3）肖特基二极管反向耐压较低，（一般低于150V，）反向漏电流较大，多用于低电压场合。*正向压降低，反向恢复时间短2.1.5二极管的基本应用2.2电力场效晶体管2.2电力场效晶体管2.2电力场效晶体管电力MOSFET的结构和电气图形符号2.2电力场效晶体管(1)静态特性漏极电流ID和栅源间电压UGS的关系称为MOSFET的转移特性。ID较大时，ID与UGS的关系近似线性，曲线的斜率定义为跨导Gfs。2）电力MOSFET的基本特性电力MOSFET的转移特性和输出特性a)转移特性b)输出特性2.2电力场效晶体管2.2电力场效晶体管2.2电力场效晶体管2.3结缘栅双极晶体管（IGBT）IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号a)内部结构断面示意图b)简化等效电路c)电气图形符号N沟道VDMOSFET与GTR组合——N沟道IGBT。简化等效电路表明，IGBT是GTR与MOSFET组成的达林顿结构，一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。RN为晶体管基区内的调制电阻。2.3结缘栅双极晶体管（IGBT）2.3结缘栅双极晶体管（IGBT）IGBT的转移特性和输出特性a)转移特性b)输出特性2.3结缘栅双极晶体管（IGBT）2.3结缘栅双极晶体管（IGBT）2.4MOSFET及IGBT的驱动和保护2.4MOSFET及IGBT的驱动和保护光耦合器的类型及接法a)普通型b)高速型c)高传输比型2.4MOSFET及IGBT的驱动和保护2.4MOSFET及IGBT的驱动和保护电压驱动型器件的驱动电路2.4MOSFET及IGBT的驱动和保护电力MOSFET的一种驱动电路2.4MOSFET及IGBT的驱动和保护M57962L型IGBT驱动器的原理和接线图2.4MOSFET及IGBT的驱动和保护（3）脉冲变压器隔离驱动

2.4MOSFET及IGBT的驱动和保护关断时的负载线di/dt抑制电路和充放电型RCD缓冲电路及波形a)电路b)波形2.4MOSFET及IGBT的驱动和保护di/dt抑制电路和充放电型RCD缓冲电路另外两种常用的缓冲电路a)RC吸收电路b)放电阻止型RCD吸收电路2.4MOSFET及IGBT的驱动和保护2.5功率模块及功率集成电路2.5功率模块及功率集成电路2.5功率模块及功率集成电路本章小结主要内容全面介绍各种主要电力电子器件的基本结构、工作原理、基本特性和主要参数等。集中讨论电力电子器件的驱动和保护电力电子器件类型归纳单极型：电力MOSFET双极型：电力二极管复合型：IGBT本章小结本章小结IGBT为主体，第四代产品，制造水平2.5kV/1.8kA，兆瓦以下首选。仍