电力电子技术

电力电子技术

PowerElectronicTechnology

第一讲概述1.1什么是电力电子技术

1.2电力电子技术的发展史

1.3电力电子技术的应用

1.4电力电子技术的主要内容

1.1什么是电力电子技术电子技术包括：信息电子技术电力电子技术信息电子技术(InfoElectronicTechnology)——模拟电子技术(AnalogElectronicTechnology)和数字电子技术(DigitalElectronicTechnology)，主要用于信息处理(InfoDispose)。电力电子技术(PowerElectronicTechnology)——应用于电力领域的电子技术，使用电力电子器件(PowerElectronicDevice)对电能进行变换和控制的技术。电力电子技术主要用于电力变换(PowerConversion)。

目前电力电子器件均用半导体制成，故也称电力半导体器件(PowerSemiconductorDevice)。

电力电子装置（PowerElectronicEquipment)的功率，可大到数百MW甚至GW，也可小到数瓦甚至1W以下1.1什么是电力电子技术电力电子技术的两个分支：电力电子变流技术电力电子器件制造技术1、电力电子变流技术(PowerElectronicConversionTechnique)

用电力电子器件(PowerElectronicDevice)构成电力变换电路(PowerConversionCircuit)和对其进行控制的技术，及构成电力电子装置（PowerElectronicEquipment)和电力电子系统(PowerElectronicSystem)的技术。电力电子技术的核心，理论基础是电路理论(TheoryofElectriccircuit)。2、电力电子器件制造技术(ManufactureTechniqueofPowerElectronicDevice)

电力电子器件制造技术的基础，理论基础是半导体物理(SemiconductorPhysics)1.1什么是电力电子技术电力电子变流技术：用电力电子器件进行电力变换的技术，简称为变流技术(PowerConversionTechnique)。电力变换四大类：交流－直流、直流－交流、直流－直流和交流－交流。输入输出交流(AlternatingCurrent－AC)直流(DirectCurrent－DC)直流(DirectCurrent－DC整流(Rectification)直流斩波(DCChopping)交流(AlternatingCurrent－AC)交流调压(ACVoltageConversion)、变频(FrequencyConversion)、变相(PhaseConversion)逆变(Inversion)1.1什么是电力电子技术“电力电子技术”和“电力电子学”电力电子学(PowerElectronics)

60年代出现，1974年，美国的W.Newell用图0-1的倒三角形对电力电子学进行了描述，被全世界普遍接受“电力电子学”和“电力电子技术”分别从学术和工程技术的角度来称呼，实际内容没有很大不同。描述电力电子学的倒三角形1.1什么是电力电子技术电力电子技术和电子技术的关系电子技术对应

电力电子技术

电子器件

电力电子

电子电路

电力电子电路

电力电子器件制造技术和电子器件（ElectronicDevice)制造技术的理论基础是一样的，大多数工艺也相同现代电力电子器件制造大都使用集成电路（IntegrateCircuit－IC)制造工艺，采用微电子(Micro-electronics）制造技术，许多设备都和微电子器件制造设备通用，说明二者同根同源。1.1什么是电力电子技术电力电子技术和电子学的关系电力电子电路(PowerElectronicCircuit）和电子电路ElectronicCircuit）许多分析方法一致，仅应用目的不同广义而言，电子电路中的功放和功率输出也可算做电力电子电路电力电子电路广泛用于电视机、计算机等电子装置中，其电源部分都是电力电子电路器件的工作状态信息电子既可放大，也可开关电力电子为避免功率损耗过大，总在开关状态——电力电子技术的一个重要特征1.1什么是电力电子技术电力电子技术与电气工程的关系主要关系：电力电子技术广泛用于电气工程（ElectricalEngineering）中。电力电子装置广泛用于高压直流输电（High－VoltageDCTransmission）、静止无功补偿(StaticVARCompensate)、电力机车牵引（ElectricalPowerMotorcycleDriving）、交直流电力传动(AC/DCPowerDriving）、电解（Electrolyze）、励磁（Excitation）、电加热（ElectricPowerHeating）、高性能交直流电源（High－PerformanceAC/DCPowerSupply)等电力系统(ElectricPowerSystem)和电气工程（ElectricalEngineering）。1.1什么是电力电子技术电力电子技术与电气工程的关系主要关系：电力电子技术广泛用于电气工程（ElectricalEngineering）中。通常把电力电子技术归属于电气工程学科电气工程学科中一个最为活跃的分支，其不断进步给电气工程的现代化以巨大的推动力1.1什么是电力电子技术电力电子技术与控制理论的关系控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子装置和系统的性能满足各种需求电力电子技术可看成“弱电控制强电”的技术，是“弱电和强电的接口”，控制理论是实现该接口的强有力纽带控制理论和自动化技术密不可分，而电力电子装置是自动化技术的基础元件和重要支撑技术1.2电力电子技术的发展史

电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用，因此，电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。1.2电力电子技术的发展史电力电子技术的发展简史1904年出现了电子管（Vacuumtube)，能在真空中对电子流进行控制，并应用于通信和无线电，从而开了电子技术之先河后来出现了水银整流器（MercuryRectifier），其性能和晶闸管（Thyristor）很相似。在30年代到50年代，是水银整流器发展迅速并大量应用的时期。它广泛用于电化学工业、电气铁道直流变电所、轧钢用直流电动机的传动，甚至用于直流输电1.2电力电子技术的发展史1947年美国贝尔实验室发明晶体管(Transistor），引发了电子技术的一场革命1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管1960年我国研究成功硅整流管（SiliconRectifyingTube/RectifierDiode）1962年我国研究成功晶闸管（Thyristor）70年代出现电力晶体管（GiantTransistor－GTR)、电力场效应管（MetallicOxideSemiconductorFieldEffectTransistor－MOSFET)1.2电力电子技术的发展史各种整流电路、逆变电路、周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。在晶闸管出现以后的相当一段时期内，所使用的电路形式仍然是这些形式交流电变为直流电的方法除水银整流器外，还有发展更早的电动机—直流发电机组，即变流机组。和旋转变流机组相对应，静止变流器的称呼从水银整流器开始并沿用至今1.2电力电子技术的发展史最先用于电力领域的半导体器件是硅二极管晶闸管因电气性能和控制性能优越，很快取代了水银整流器和旋转变流机组，且其应用范围也迅速扩大。电化学工业、铁道电气机车、钢铁工业（轧钢用电气传动、感应加热等）、电力工业（直流输电、无功补偿等）的迅速发展也有力地推动了晶闸管的进步。电力电子技术的概念和基础就是由于晶闸管及晶闸管变流技术的发展而确立的晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，因而属于半控型器件对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式晶闸管的关断通常依靠电网电压等外部条件来实现1.2电力电子技术的发展史80年代后期开始：复合型器件以绝缘栅极双极型晶体管（Insulated－GateBipolarTransistor－IGBT）为代表,IGBT是电力场效应管（MOSFET）和双极结型晶体管（BipolarJunctionTransistor－BJT）的复合。它集MOSFET的驱动功率小、开关速度快的优点和BJT通态压降小、载流能力大的优点于一身，性能十分优越，使之成为现代电力电子技术的主导器件。与IGBT相对应，MOS控制晶闸管（MOSControlledTransistor－MCT）和集成门极换流晶闸管（IntelligentGate-CommutatedThyristor－IGCT）等都是MOSFET和GTO的复合，它们也综合了MOSFET和GTO两种器件的优点。1.2电力电子技术的发展史功率模块（PowerModule）：为了使电力电子装置的结构紧凑、体积减小，常常把若干个电力电子器件及必要的辅助元件做成模块的形式，这给应用带来了很大的方便。功率集成电路（PowerIntegratedCircuit－PIC）：把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成功率集成电路（PIC）。目前其功率都还较小，但代

表了电力电子技术发展的一个重要方向。智能功率模块（IntelligentPowerModule－IPM）则专指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（IntelligentIGBT）。1.2电力电子技术的发展史高压集成电路（HighVoltageIntegratedCircuit－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（SmartPowerIntegratedCircuit－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。1.3电力电子技术的应用一般工业

直流电动机（DCElectromotor）有良好的调速性能，给其供电的可控整流电源（ControlledRectifyingPowerSupply）或直流斩波电源（DCChoppingPowerSupply）都是电力电子装置近年来电力电子变频技术（FrequencyInversionTechnique）的迅速发展，使交流电机（ACElectromotor）的调速性能可与直流电机媲美，交流调速技术（ACSpeedControlTechnique）大量应用并占据主导地位。几百W到数千kW的变频调速装置，软起动装置等电化学工业大量使用直流电源（DCPowerSupply），电解铝、电解食盐水等都电力电子技术还大量用于冶金工业中的高频或中频感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源等场合需要大容量整流电源。电镀装置也需要整流电源（RectifyingPowerSupply）1.3电力电子技术的应用交通运输电气化铁道中广泛采用电力电子技术电气机车中的直流机车中采用整流装置，交流机车采用变频装置（FrequencyInverter）。直流斩波器（DCChopper）也广泛用于铁道车辆。在未来的磁悬浮列车中，电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外，车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术1.3电力电子技术的应用电动汽车的电机靠电力电子装置进行电力变换（PowerConversion）和驱动控制其蓄电池的充电也离不开电力电子装置。一台高级汽车中需要许多控制电机，它们也要靠变频器（FrequencyInverter）和斩波器（Chopper）驱动并控制飞机、船舶需要很多不同要求的电源，因此航空和航海都离不开电力电子技术如果把电梯也算做交通运输，那么它也需要电力电子技术。以前的电梯大都采用直流调速系统，而近年来交流变频调速（ACSpeedControlbyFrequencyVariation）已成为主流1.3电力电子技术的应用电力系统

电力电子技术在电力系统中有非常广泛的应用。据估计，发达国家在用户最终使用的电能中有60%以上至少经过一次电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。毫不夸张地说，离开电力电子技术，电力系统的现代化是不可想象的。直流输电（DCTransmission）在长距离、大容量输电时有很大的优势，其送电端的整流阀和受电端的逆变阀都采用晶闸管变流装置。近年发展起来的柔性交流输电（FlexibleACTransmission－FACTS）也是依靠电力电子装置才得以实现的。1.3电力电子技术的应用

无功补偿和谐波抑制（VARCompensateandHarmonicControl）对电力系统有重要的意义。晶闸管控制电抗器（ThysistorControlledReactor－TCR）、晶闸管投切电容器（ThysistorControlledCapacitor－TSC）都是重要的无功补偿装置。近年来出现的静止无功发生器（StaticVARGenerator－SVG）、有源电力滤波器（ActivePowerFilter－APF）等新型电力电子装置具有更为优越的无功功率和谐波补偿（VARandHarmonicCompensate）的性能。在配电网系统，电力电子装置还可用于防止电网瞬时停电、瞬时电压跌落、闪变等，以进行电能质量控制，改善供电质量在变电所中，给操作系统提供可靠的交直流操作电源，给蓄电池充电等都需要电力电子装置1.3电力电子技术的应用电子装置用电源

各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源（DCPowerSupply）供电。通信设备中的程控交换机所用的直流电源以前用晶闸管整流电源（ThysistorRectifyingPowerSupply)，现在已改为采用全控型器件的高频开关电源（HighFrequencySwitchingModePowerSupply）。大型计算机所需的工作电源、微型计算机内部的电源现在也都采用高频开关电源。在各种电子装置中，以前大量采用线性稳压电源供电，由于高频开关电源体积小、重量轻、效率高，现在已逐渐取代了线性电源。因为各种信息技术装置都需要电力电子装置提供电源，所以可以说信息电子技术离不开电力电子技术。1.3电力电子技术的应用家用电器

照明在家用电器中有十分突出的地位。由于电力电子照明电源体积小、发光效率高、可节省大量能源，通常被称为“节能灯”，正逐步取代传统的白炽灯和日光灯

变频空调器（FrequencyConversionAir－Condition）是家用电器中应用电力电子技术的典型例子之一。电视机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源部分也都需要电力电子技术。此外，有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。电力电子技术广泛用于家用电器使得它和我们的生活变得十分贴近。1.3电力电子技术的应用其他

不间断电源（UninterruptablePowerSystem－UPS）在现代社会中的作用越来越重要，用量也越来越大。目前，UPS在电力电子产品中已占有相当大的份额。航天飞行器（SpaceFlightAerocraft）中的各种电子仪器需要电源，载人航天器中为了人的生存和工作，也离不开各种电源，这些都必需采用电力电子技术1.3电力电子技术的应用传统的发电方式是火力发电（Thermalpower）、水力发电（Waterpower）以及后来兴起的核能发电。能源危机后，各种新能源（NewEnergy）、可再生能源（ReproducibleEnergy）及新型发电方式越来越受到重视。其中太阳能发电（SolarPower）、风力发电（WindPower）的发展较快，燃料电池（FuelCell）更是备受关注。太阳能发电和风力发电受环境的制约，发出的电力质量较差，常需要储能装置缓冲，需要改善电能质量，这就需要电力电子技术。当需要和电力系统联网时，也离不开电力电子技术。1.3电力电子技术的应用为了合理地利用水力发电（Waterpower）资源，近年来抽水储能发电站受到重视。其中的大型电动机的起动和调速都需要电力电子技术。超导储能是未来的一种储能方式，它需要强大的直流电源供电，这也离不开电力电子技术。核聚变反应堆（NucleusFusionPile）在产生强大磁场（MagneticField）和注入能量时，需要大容量的脉冲电源（PulsePowerSupply），这种电源就是电力电子装置。科学实验或某些特殊场合，常常需要一些特种电源（SpecialPowerSupply），这也是电力电子技术的用武之地。1.3电力电子技术的应用以前电力电子技术的应用偏重于中、大功率。现在，在1kW以下，甚至几十瓦以下的功率范围内，电力电子技术的应用也越来越广，其地位也越来越重要。这已成为一个重要的发展趋势，值得引起人们的注意。总之，电力电子技术的应用范围十分广泛。从人类对宇宙和大自然的探索，到国民经济的各个领域，再到我们的衣食住行，到处都能感受到电力电子技术的存在和巨大魅力。这也激发了一代又一代的学者和工程技术人员学习、研究电力电子技术并使其飞速发展。1.3电力电子技术的应用电力电子装置提供给负载的是各种不同的直流电源、恒频交流电源和变频交流电源，因此也可以说，电力电子技术研究的也就是电源技术。电力电子技术对节省电能有重要意义。特别在大型风机、水泵采用变频调速方面，在使用量十分庞大的照明电源等方面，电力电子技术的节能效果十分显著，因此它也被称为是节能技术。1.4电力电子技术的主要内容电力电子器件（第一章）简要概述电力电子器件（PowerElectronicDevice）的概念、特点和分类等问题介绍各种常用电力电子器件的基本结构、工作原理、基本特性、主要参数、驱动（Driving）、缓冲（Snubber）、保护（Protection）、串并联（Series－ParallelConnection）等器件应用时的共性问题和基础性问题以及选择和使用中应注意的一些问题1.4电力电子技术的主要内容各种电力电子电路（第2～5章、第8章）可控硅整流及其有源逆变电路单相半波可控整流电路（Single-PhaseHalf-WaveControlledRectifier）单相桥式全控整流电路（Single-PhaseFull-BridgeControlledRectifier）单相桥式半控整流电路（Single-PhaseFull-BridgeSemi-ControlledRectifier）三相半波可控整流电路（Three-PhaseHalf-WaveControlledRectifier）三相桥式可控整流电路（Three-PhaseFull-BridgeControlledRectifier）1.4电力电子技术的主要内容可控硅整流及其有源逆变电路电容滤波的不可控整流电路（NoControlledRectifierwithCapacitorFilter）大功率可控整流电路（High-PowerControlledRectifier）单相全波有源逆变电路（Single-PhaseFull-WaveActiveInverter）单相桥式有源逆变电路（Single-PhaseFull-BridgeActiveInverter）三相半波有源逆变电路（Three-PhaseHalf-WaveActiveInverter）三相桥式有源逆变电路（Three-PhaseFull-BridgeActiveInverter）1.4电力电子技术的主要内容直流斩波、交流电压控制、交-交变频直流斩波电路（DCChopper）交流调压电路（ACVoltageController）其他交流电压控制电路交－交变频电路（AC－ACFrequencyInverter）的基本原理1.4电力电子技术的主要内容无源逆变电路无源逆变电路（ReactiveInverter）的基本原理无源逆变电路的环流（LoopCurrent）方式电压型逆变电路（VoltageSourceTypeInverter－VSTI）电流型逆变电路（CurrentSourceTypeInverter－CSTI）多重逆变电路（MultiplexInverter）和多电平逆变电路（Multi-LevelInverter）1.4电力电子技术的主要内容组合变流电路间接交流变流电路（IndirectAC－ACConverter）间接直流变流电路（IndirectDC－DCConverter）1.4电力电子技术的主要内容PWM控制与软开关技术（第6、7章）PWM（Pulse－WidthModulation）的基本原理SPWM

（SinusoidalPulse－WidthModulation）波形的生成方法SPWM型无源逆变电路及其控制方法PWM跟踪控制（PWMTrackingControl）技术软开关（SoftSwitching）的基本概念软开关的基本分类典型的软开关电路描述电力电子学的倒三角形返回第二讲电力电子器件（一）2.1电力电子器件概述2.2不可控器件－电力二极管2.3半控型器件－晶闸管2.1电力电子器件概述2.1.1电力电子器件的概念和特征2.1.2应用电力电子器件的系统组成2.1.3电力电子器件的分类返回2.1.1电力电子器件的概念和特征主电路（MainPowerCircuit）—电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。电力电子器件（PowerElectronicDevice）—可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。返回2.1.1电力电子器件的概念和特征广义上电力电子器件可分为电真空器件（ElectronDevice）和半导体器件（SemiconductorDevice）两类。两类中，自20世纪50年代以来，真空管（VacuumValve）仅在频率很高（如微波）的大功率高频电源中还在使用，而电力半导体器件已取代了汞弧整流器（MercuryArcRectifier）、闸流管（Thyratron）等电真空器件，成为绝对主力。因此，电力电子器件目前也往往专指电力半导体器件。电力半导体器件（PowerSemiconductorDevice）所采用的主要材料仍然是硅2.1.1电力电子器件的概念和特征同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征：能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力是最重要的参数其处理电功率的能力小至毫瓦级，大至兆瓦级,大多都远大于处理信息的电子器件。2.1.1电力电子器件的概念和特征电力电子器件一般都工作在开关状态导通时【通态（On－State）】阻抗（Impedance）很小，接近于短路，管压降（VoltageAcrosstheTube）接近于零，而电流由外电路决定阻断时【断态（Off－State）】阻抗很大，接近于断路，电流几乎为零，而管子两端电压由外电路决定电力电子器件的动态特性（DynamicSpeciality）【也就是开关特性（SwitchingSpeciality）】和参数，也是电力电子器件特性很重要的方面，有些时候甚至上升为第一位的重要问题。作电路分析时，为简单起见往往用理想开关来代替2.1.1电力电子器件的概念和特征电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制在主电路和控制电路之间，需要一定的中间电路对控制电路的信号进行放大，这就是电力电子器件的驱动电路(DrivingCircuit）为保证不致于因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏，不仅在器件封装上讲究散热设计，在其工作时一般都要安装散热器。导通时器件上有一定的通态压降（On-stateVoltagedrop），形成通态损耗（

On-stateLosses)阻断时器件上有微小的断态漏电流（LeakageCurrent）流过，形成断态损耗

(Off-stateLosses）2.1.1电力电子器件的概念和特征在器件开通或关断的转换过程中产生开通损耗（TurningonLosses）和关断损耗（TurningoffLosses），总称开关损耗（SwitchingLoss）对某些器件来讲，驱动电路向其注入的功率也是造成器件发热的原因之一通常电力电子器件的断态漏电流（LeakageCurrent）极小，因而通态损耗是器件功率损耗的主要成因器件开关频率（SwitchingFrequency）较高时，开关损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素2.1.2应用电力电子器件的系统组成电力电子系统：由控制电路（ControlCircuit）、驱动电路（DrivingCircuit）和以电力电子器件为核心的主电路（MainCircuit）组成

图1-1电力电子器件在实际应用中的系统组成返回2.1.2应用电力电子器件的系统组成控制电路（ControlCircuit）按系统的工作要求形成控制信号（ControlSignal），通过驱动电路（DrivingCircuit）去控制主电路（MainCircuit）中电力电子器件的通或断（Turn-onorTurn-off），来完成整个系统的功能。2.1.2应用电力电子器件的系统组成有的电力电子系统中，还需要有检测电路（DetectCircuit）。广义上往往其和驱动电路等主电路之外的电路都归为控制电路，从而粗略地说电力电子系统是由主电路和控制电路组成的。主电路中的电压和电流一般都较大，而控制电路的元器件只能承受较小的电压和电流，因此在主电路和控制电路连接的路径上，如驱动电路与主电路的连接处，或者驱动电路与控制信号的连接处，以及主电路与检测电路的连接处，一般需要进行电气隔离（ElectricalIsolation），通过其它手段如光、磁等来传递信号。2.1.2应用电力电子器件的系统组成由于主电路中往往有电压和电流的过冲，而电力电子器件一般比主电路中普通的元器件要昂贵，但承受过电压和过电流的能力却要差一些，因此，在主电路和控制电路中附加一些保护电路，以保证电力电子器件和整个电力电子系统正常可靠运行，也往往是非常必要的。器件一般有三个端子（或称极或管角），其中两个联结在主电路中，而第三端被称为控制端（或控制极）。器件通断是通过在其控制端和一个主电路端子之间加一定的信号来控制的，这个主电路端子是驱动电路和主电路的公共端，一般是主电路电流流出器件的端子。

2.1.3电力电子器件的分类按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，分为以下三类：半控型器件(Semi-controlledDevice)——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件器件的关断由其在主电路中承受的电压和电流决定返回2.1.3电力电子器件的分类全控型器件(Full-controlledDevice)——通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件绝缘栅双极晶体管（Insulated-GateBipolarTransistor——IGBT）电力场效应晶体管（PowerMOSFET，简称为电力MOSFET）门极可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristor—GTO）2.1.3电力电子器件的分类不可控器件(UncontrolledDevice)——不能用控制信号来控制其通断，因此也就不需要驱动电路电力二极管（PowerDiode）

只有两个端子，器件的通和断是由其在主电路中承受的电压和电流决定的

2.1.3电力电子器件的分类按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的性质，分为两类：电流驱动型(CurrentDrivingType)——通过从控制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(VoltageDrivingType)——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电压驱动型器件实际上是通过加在控制端上的电压在器件的两个主电路端子之间产生可控的电场来改变流过器件的电流大小和通断状态，所以又称为场控器件(FieldControlledDevice)，或场效应器件2.1.3电力电子器件的分类按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类：单极型器件(UnipolarDevice)——由一种载流子参与导电的器件双极型器件(BipolarDevice)——由电子和空穴两种载流子参与导电的器件复合型器件(ComplexDevice)——由单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件2.1.3电力电子器件的分类电力电子器件分类树2.2不可控器件－电力二极管2.2.1PN结与电力二极管的工作原理2.2.2电力二极管的基本特性2.2.3电力二极管的主要参数2.2.4电力二极管的主要类型返回2.2.1PN结与电力二极管的工作原理电力二极管（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（FastRecoveryDiode）和肖特基二极管（SchottkyDiode)，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返回2.2.1PN结与电力二极管的工作原理电力二极管（PowerDiode）基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一样以半导体PN结为基础由一个面积较大的PN结（PN－junction）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2.2.1PN结与电力二极管的工作原理图1-2电力二极管的外形、结构和电气图形符号

a)外形b)结构c)电气图形符号AKAKa)IKAPNJb)c)2.2.1PN结与电力二极管的工作原理N型半导体和P型半导体结合后构成PN结。交界处电子和空穴的浓度差别，造成了各区的多子向另一区的扩散运动（PervasionMovement），到对方区内成为少子，在界面两侧分别留下了带正、负电荷但不能任意移动的杂质离子。这些不能移动的正、负电荷称为空间电荷（SpaceCharge）。空间电荷建立的电场被称为内电场（InsideElectricField）或自建电场（SelfBuildingElectricField），其方向是阻止扩散运动的，另一方面又吸引对方区内的少子（对本区而言则为多子）向本区运动，即漂移运动（ExcursionMovement）。扩散运动和漂移运动既相互联系又是一对矛盾，最终达到动态平衡，正、负空间电荷量达到稳定值，形成了一个稳定的由空间电荷构成的范围，被称为空间电荷区，按所强调的角度不同也被称为耗尽层（ExhaustLayer）、阻挡层（BarLayer）或势垒区（BarrierSection）。2.2.1PN结与电力二极管的工作原理PN结的正向导通状态

电导调制效应使得PN结在正向电流较大时压降仍然很低，维持在1V左右，所以正向偏置的PN结表现为低阻态图1-3PN结的形成2.2.1PN结与电力二极管的工作原理PN结的反向截止状态

PN结的单向导电性(UnilateralismConductivity)

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(ReverseBreakdownofP-NJunction)

有雪崩击穿(AvalancheBreakdown)和齐纳击穿(PunchThrough)两种形式，可能导致热击穿PN结的电容效应：

PN结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应，称为结电容(JunctionCapacitance)CJ，又称为微分电容(IncrementalCapacitance)。结电容按其产生机制和作用的差别分为势垒电容(BarrierCapacitance)CB和扩散电容(DiffuseCapacitance)CD2.2.1PN结与电力二极管的工作原理势垒电容(BarrierCapacitance)只在外加电压变化时才起作用，外加电压频率越高，势垒电容作用越明显。势垒电容的大小与PN结截面积成正比，与阻挡层厚度成反比扩散电容(DiffuseCapacitance)仅在正向偏置时起作用。在正向偏置时，当正向电压较低时，势垒电容为主；正向电压较高时，扩散电容为结电容主要成分结电容(JunctionCapacitance)影响PN结的工作频率，特别是在高速开关的状态下，可能使其单向导电性变差，甚至不能工作，应用时应加以注意。2.2.1PN结与电力二极管的工作原理造成电力二极管和信息电子电路中的普通二极管区别的一些因素：正向导通时要流过很大的电流，其电流密度较大，因而额外载流子(Carrier)的注入水平较高，电导调制效应不能忽略引线和焊接电阻的压降等都有明显的影响承受的电流变化率di/dt较大，因而其引线和器件自身的电感效应也会有较大影响为了提高反向耐压，其掺杂浓度低也造成正向压降(ForwardBiasVoltage)较大2.2.2电力二极管的基本特性静态特性（StaticStateCharacteristic

）主要指其伏安特性(Volt-ampereCharacteristic)

当电力二极管承受的正向电压大到一定值（门槛电压UTO），正向电流才开始明显增加，处于稳定导通状态。与正向电流IF对应的电力二极管两端的电压UF即为其正向电压降。当电力二极管承受反向电压时，只有少子引起的微小而数值恒定的反向漏电流(ReverseLeakageCurrent)。返回2.2.2电力二极管的基本特性图1-4电力二极管的伏安特性2.2.2电力二极管的基本特性动态特性(DynamicCharacteristic)动态特性——因结电容的存在，三种状态之间的转换必然有一个过渡过程，此过程中的电压—电流特性是随时间变化的。动态特性主要指开关特性(SwitchingCharacteristic)，开关特性反映通态和断态之间的转换过程关断过程(Turn-offTransient)：

在关断之前有较大的反向电流出现，并伴随有明显的反向电压过冲须经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力，进入截止状态2.2.2电力二极管的基本特性延迟时间(DelayTime)：td=t1-t0,电流下降时间(CurrentFallTime)：tf=t2-t1反向恢复时间(ReverseRecoveryTime)：trr=td+tf恢复特性的软度：下降时间与延迟时间的比值tf/td，或称恢复系数，用Sr表示图1-5电力二极管的动态过程波形a)正向偏置转换为反向偏置b)零偏置转换为正向偏置2.2.2电力二极管的基本特性开通过程(Turn-onTransient)：

电力二极管的正向压降先出现一个过冲UFP，经过一段时间才趋于接近稳态压降的某个值（如2V）。这一动态过程时间被称为正向恢复时间(ForwardRecoveryTime)tfr。电导调制效应起作用需一定的时间来储存大量少子，达到稳态导通前管压降较大正向电流的上升会因器件自身的电感而产生较大压降。电流上升率越大，UFP越高2.2.3电力二极管的主要参数正向平均电流

(AverageRectifierForwardCurrent)IF(AV)

额定电流(RatingCurrent)——在指定的管壳温度（简称壳温，用TC表示）和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值正向平均电流是按照电流的发热效应来定义的，因此使用时应按有效值相等的原则来选取电流定额，并应留有一定的裕量。当用在频率较高的场合时，开关损耗(SwitchingLosses)造成的发热往往不能忽略当采用反向漏电流(ReverseLeakageCurrent)较大的电力二极管时，其断态损耗(Off-stateLosses)造成的发热效应也不小返回2.2.3电力二极管的主要参数正向压降

(ForwardVoltage)UF指电力二极管在指定温度下，流过某一指定的稳态正向电流时对应的正向压降有时参数表中也给出在指定温度下流过某一瞬态正向大电流时器件的最大瞬时正向压降反向重复峰值电压(PeakRepetitiveReverseVoltage)URRM指对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压通常是其雪崩击穿电压UB的2/3使用时，往往按照电路中电力二极管可能承受的反向最高峰值电压的两倍来选定2.2.3电力二极管的主要参数最高工作结温(MaximumOperationJunctionTemperature)TJM结温是指管芯PN结的平均温度，用TJ表示最高工作结温是指在PN结不致损坏的前提下所能承受的最高平均温度TJM通常在125~175

C范围之内反向恢复时间(ReverseRecoveryTime)trrtrr=td+tf

，关断过程中，电流降到0起到恢复反响阻断能力止的时间浪涌电流[(Non)RepetitivePeakSurgeCurrent]IFSM指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频周期的过电流。2.2.4电力二极管的主要类型按照正向压降、反向耐压、反向漏电流等性能，特别是反向恢复特性的不同介绍在应用时，应根据不同场合的不同要求选择不同类型的电力二极管性能上的不同是由半导体物理结构和工艺上的差别造成的返回2.2.4电力二极管的主要类型普通二极管（GeneralPurposeDiode）普通二极管又称整流二极管（RectifierDiode）多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中其反向恢复时间较长，一般在5

s以上，这在开关频率不高时并不重要正向电流定额和反向电压定额可以达到很高，分别可达数千安和数千伏以上2.2.4电力二极管的主要类型快恢复二极管（FastRecoveryDiode—FRD）恢复过程很短特别是反向恢复过程很短（5

s以下）的二极管，也简称快速二极管工艺上多采用了掺金措施有的采用PN结型结构、有的采用改进的PiN结构2.2.4电力二极管的主要类型采用外延型PiN结构的的快恢复外延二极管（FastRecoveryEpitaxialDiodes——FRED），其反向恢复时间更短（可低于50ns），正向压降也很低（0.9V左右），但其反向耐压多在400V以下从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100ns以下，甚至达到20~30ns。

2.2.4电力二极管的主要类型肖特基二极管以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖特基势垒二极管（SchottkyBarrierDiode—SBD），简称为肖特基二极管20世纪80年代以来，由于工艺的发展得以在电力电子电路中广泛应用肖特基二极管的弱点当反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求，因此多用于200V以下反向漏电流较大且对温度敏感，因此反向稳态损耗不能忽略，而且必须更严格地限制其工作温度2.2.4电力二极管的主要类型肖特基二极管的优点反向恢复时间很短（10~40ns）正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于快恢复二极管其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小，效率高图1-1电力电子器件在实际应用中的系统组成返回图1-2电力二极管的外形、结构和电气图形符号AKAKa)IKAPNJb)c)返回图1-3PN结的形成返回图1-4电力二极管的伏安特性返回图1-5电力二极管的动态过程波形正向偏置转换为反向偏置零偏置转换为正向偏置

返回第三讲电力电子器件（二）半控型器件－晶闸管3半控型器件—晶闸管3.1概述3.2晶闸管的结构与工作原理

3.3晶闸管的基本特性3.4晶闸管的主要参数3.5晶闸管的派生器件3.1概述晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（SiliconControlledRectifier——SCR）1956年美国贝尔实验室（BellLab）发明了晶闸管1957年美国通用电气公司（GE）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，开始被性能更好的全控型器件取代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往往专指晶闸管的一种基本类型——普通晶闸管广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件

返回3.2晶闸管的结构与工作原理外形有螺栓型和平板型两种封装引出阳极(Anode)A、阴极(Kathode)K和门极(Gate)（控制端）G三个联接端对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器(Radiator)紧密联接且安装方便平板型封装的晶闸管可由两个散热器(Radiator)将其夹在中间图1-6晶闸管的外形、结构和电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号返回3.2晶闸管的结构与工作原理图1-7晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a)双晶体管模型b)工作原理3.2晶闸管的结构与工作原理Ic1=

1IA+ICBO1

（1-1）Ic2=

2IK+ICBO2

（1-2）IK=IA+IG

（1-3）IA=Ic1+Ic2

（1-4）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（1-1）~（1-4）可得（1-5）3.2晶闸管的结构与工作原理晶体管的特性是：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：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（门极触发）：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（阳极电流）将趋近于无穷大，实现饱和导通。IA实际由外电路决定。3.2晶闸管的结构与工作原理其他几种可能导通的情况：阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应

阳极电压上升率du/dt过高结温较高光直接照射硅片，即光触发

光触发可以保证控制电路与主电路之间的良好绝缘而应用于高压电力设备中之外，其它都因不易控制而难以应用于实践，称为光控晶闸管（LightTriggeredThyristor——LTT）只有门极触发（包括光触发）是最精确、迅速而可靠的控制手段3.3晶闸管的基本特性静态特性承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下返回3.3晶闸管的基本特性晶闸管的阳极伏安特性第I象限的是正向特性第III象限的是反向特性图1-8(a)晶闸管阳极伏安特性IG2>IG1>IG3.3晶闸管的基本特性IG=0时，器件两端施加正向电压，正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。这种开通叫“硬开通”，一般不允许硬开通。随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿晶闸管本身的压降很小，在1V左右3.3晶闸管的基本特性导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。IH称为维持电流。（阳极伏安特性图）晶闸管上施加反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性

阴极是晶闸管主电路与控制电路的公共端3.3晶闸管的基本特性晶闸管的门极触发电流从门极流入晶闸管，从阴极流出门极触发电流也往往是通过触发电路在门极和阴极之间施加触发电压而产生的晶闸管的门极和阴极之间是PN结J3，其伏安特性称为门极伏安特性。为保证可靠、安全的触发，触发电路所提供的触发电压、电流和功率应限制在可靠触发区。(门极伏安特性图）3.3晶闸管的基本特性晶闸管的门极伏安特性图中ABCGFED所围成的区域为可靠触发区图中阴影部分为不触发区图中ABCJIH所围成的区域为不可靠触发区PGMBCDAEGFLK0IFGMUGTUFGMIGTUGTUGDIGTIGDABCIHJ图1－8（b）晶闸管门极伏安特性3.3晶闸管的基本特性动态特性

图1-9晶闸管的开通和关断过程波形3.3晶闸管的基本特性开通过程

(特性图)开通时间tgt包括延迟时间td与上升时间tr，即

tgt=td+tr

（1-6）延迟时间td：门极电流阶跃时刻开始，到阳极电流上升到稳态值的10%的时间上升时间tr：阳极电流从10%上升到稳态值的90%所需的时间普通晶闸管延迟时间为0.5~1.5

s，上升时间为0.5~3

s3.3晶闸管的基本特性关断过程关断时间tq：包括反向阻断恢复时间trr与正向阻断恢复时间tgr，即

tq=trr+tgr

（1-7）

普通晶闸管的关断时间约几百微秒。反向阻断恢复时间trr：正向电流降为零到反向恢复电流衰减至接近于零的时间正向阻断恢复时间tgr：晶闸管要恢复其对正向电压的阻断能力还需要一段时间3.3晶闸管的基本特性注:在正向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管施加正向电压，晶闸管会重新正向导通实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间的反向电压，使晶闸管充分恢复其对正向电压的阻断能力，电路才能可靠工作

3.4晶闸管的主要参数电压定额断态重复峰值电压UDRM——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URRM——在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。通态（峰值）电压UTM——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UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，额定电压要留有一定裕量,一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍返回3.4晶闸管的主要参数电流定额通态平均电流IT(AV)(额定电流)

额定电流-----晶闸管在环境温度为40

C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最大工频正弦半波电流的平均值。使用时应按实际电流与通态平均电流有效值相等的原则来选取晶闸管应留一定的裕量，一般取1.5~2倍3.4晶闸管的主要参数维持电流IH——使晶闸管维持导通所必需的最小电流一般为几十到几百毫安，与结温有关，结温越高，则IH越小擎住电流IL晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流

对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的2~4倍浪涌电流ITSM指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流3.4晶闸管的主要参数动态参数

除开通时间tgt和关断时间tq外，还有：断态电压临界上升率du/dt

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在阻断的晶闸管两端施加的电压具有正向的上升率时，相当于一个电容的J2结会有充电电流流过，被称为位移电流。此电流流经J3结时，起到类似门极触发电流的作用。如果电压上升率过大，使充电电流足够大，就会使晶闸管误导通3.4晶闸管的主要参数通态电流临界上升率di/dt——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，则晶闸管刚一开通，便会有很大的电流集中在门极附近的小区域内，从而造成局部过热而使晶闸管损坏3.5晶闸管的派生器件快速晶闸管（FastSwitchingThyristor——FST)包括所有专为快速应用而设计的晶闸管，有快速晶闸管和高频晶闸管管芯结构和制造工艺进行了改进，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10

s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，选择通态平均电流时不能忽略其开关损耗的发热效应返回3.5晶闸管的派生器件双向晶闸管（TriodeACSwitch——TRIAC或Bidirectionaltriodethyristor）图1-10双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号b)伏安特性3.5晶闸管的派生器件可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成有两个主电极T1和T2，一个门极G正反两方向均可触发导通，所以双向晶闸管在第Ｉ和第III象限有对称的伏安特性与一对反并联晶闸管相比是经济的，且控制电路简单，在交流调压电路、固态继电器（SolidStateRelay——SSR）和交流电机调速等领域应用较多通常用在交流电路中，因此不用平均值而用有效值来表示其额定电流值。3.5晶闸管的派生器件逆导晶闸管（ReverseConductingThyristor—RCT）将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件具有正向压降小、关断时间短、高温特性好、额定结温高等优点逆导晶闸管的额定电流有两个，一个是晶闸管电流，一个是反并联二极管的电流图1-11逆导晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号b)伏安特性3.5晶闸管的派生器件光控晶闸管（LightTriggeredThyristor——LTT）图1-12光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号b)伏安特性3.5晶闸管的派生器件光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管小功率光控晶闸管只有阳极和阴极两个端子大功率光控晶闸管则还带有光缆，光缆上装有作为触发光源的发光二极管或半导体激光器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，因此目前在高压大功率的场合，如高压直流输电和高压核聚变装置中，占据重要的地位图1-6晶闸管的外形、结构和电气图形符号返回图1-7晶闸管的双晶体管模型及其工作原理双晶体管模型工作原理返回图1-8(a)晶闸管阳极伏安特性返回图8(b)晶闸管门极伏安特性

PGMBCDAEGFLK0IFGMUGTUFGMIGTUGTUGDIGTIGDABCIHJ返回图1-9晶闸管的开通和关断过程波形返回图1-10双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性电气图形符号伏安特性返回图1-11逆导晶闸管的电气图形符号和伏安特性电气图形符号伏安特性返回图1-12光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性电气图形符号伏安特性返回第四讲电力电子器件（三）3.0概述3.1门极可关断晶闸管3.2电力晶体管3.3电力场效应晶体管3.4绝缘栅双极晶体管3.0概述门极可关断晶闸管(Gate-Turn-OffThyristor—GTO)在晶闸管问世后不久出现20世纪80年代以来，信息电子技术与电力电子技术在各自发展的基础上相结合——高频化、全控型、采用集成电路制造工艺的电力电子器件，从而将电力电子技术又带入了一个崭新时代典型代表——门极可关断晶闸管、电力晶体管(GiantTransistor——GTR)、电力场效应晶体管(PowerMOSFET)、绝缘栅双极晶体管(Insulated-gateBipolarTransistor——IGBT或IGT)3.1门极可关断晶闸管3.1.1概述3.1.2GTO的结构和工作原理3.1.3GTO的动态特性3.1.4GTO的主要参数3.1.1概述门极可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristor—GTO）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GTO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多的应用3.1.2GTO的结构和工作原理结构：与普通晶闸管的相同点：PNPN四层半导体结构，外部引出阳极、阴极和门极和普通晶闸管的不同：GTO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极的小GTO元，这些GTO元的阴极和门极则在器件内部并联在一起图1-13GTO的内部结构和电气图形符号

a)各单元的阴极、门极间隔排列的图形b)并联单元结构断面示意图c)电气图形符号3.1.2GTO的结构和工作原理工作原理：与普通晶闸管一样，可以用图1-7所示的双晶体管模型来分析

1+

2=1是器件临界导通的条件。当

1+

2>1时，两个等效晶体管过饱和而使器件导通；当

1+

2<1时，不能维持饱和导通而关断3.1.2GTO的结构和工作原理GTO能够通过门极关断的原因是其与普通晶闸管有如下区别：（1）设计

2较大，使晶体管V2控制灵敏，易于

GTO关断（2）导通时

1+

2更接近1（

1.05，普通晶闸管

1+

2

1.15）导通时饱和不深，接近临界饱和，有利门极控制关断，但导通时管压降增大（3）多元集成结构使GTO元阴极面积很小，门、阴极间距大为缩短，使得P2基区横向电阻很小，能从门极抽出较大电流导通过程:与普通晶闸管一样，只是导通时饱和程度较浅关断过程：强烈正反馈——门极加负脉冲即从门极抽出电流，则Ib2减小，使IK和Ic2减小，Ic2的减小又使IA和Ic1减小，又进一步减小V2的基极电流当IA和IK的减小使

1+

2<1时，器件退出饱和而关断多元集成结构还使GTO比普通晶闸管开通过程快，承受di/dt能力强3.1.2GTO的结构和工作原理3.1.3GTO的动态特性开通过程：与普通晶闸管类似，需经过延迟时间td和上升时间tr图1-14GTO的开通和关断过程电流波形3.1.3GTO的动态特性关断过程：与普通晶闸管有所不同抽取饱和导通时储存的大量载流子——储存时间ts，使等效晶体管退出饱和等效晶体管从饱和区退至放大区，阳极电流逐渐减小——下降时间tf残存载流子复合——尾部时间tt通常tf比ts小得多，而tt比ts要长门极负脉冲电流幅值越大，前沿越陡，抽走储存载流子的速度越快，ts越短门极负脉冲的后沿缓慢衰减，在tt阶段仍保持适当负电压，则可缩短尾部时间3.1.4GTO的主要参数

GTO的许多参数和普通晶闸管相应的参数意义相同，以下只介绍意义不同的参数1)开通时间ton

延迟时间与上升时间之和。延迟时间一般约1~2

s，上升时间则随通态阳极电流值的增大而增大2)关断时间toff

一般指储存时间和下降时间之和，不包括尾部时间。GTO的储存时间随阳极电流的增大而增大，下降时间一般小于2

s不少GTO都制造成逆导型，类似于逆导晶闸管，需承受反压时，应和电力二极管串联3.1.4GTO的主要参数3)最大可关断阳极电流IATO:GTO的额定电流4)

电流关断增益

off

最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最大值IGM之比称为电流关断增益

（1-8）

off一般很小，只