電力電子技術器件原理

2.3晶閘管（SCR）名稱晶閘管

（Thyristor）可控硅

（SCR）外形與符號February,20041北京交通大學電氣工程學院SCR的工作原理February,20042北京交通大學電氣工程學院SCR的導通和關斷條件當SCR承受反向陽極電壓時，不論門極承受何種電壓，SCR均處于阻斷狀態(tài)。當SCR承受正向陽極電壓時，僅在門極承受正向電壓的情況下，SCR才能導通。SCR在導通時，只要仍然承受一定正向陽極電壓，不論門極電壓如何，SCR仍能導通。SCR在導通情況下，當主電路電流減少到一定程度時，SCR恢復為阻斷。February,20043北京交通大學電氣工程學院SCR的特性SCR的伏安特性

VRSM:反向不重復峰值電壓

VBO：轉折電壓

IH：維持電流門極的伏安特性February,20044北京交通大學電氣工程學院課堂思考（一）調試如圖所示晶閘管電路，在斷開Rd測量輸出電壓Vd是否正確可調時，發(fā)現(xiàn)電壓表V讀數(shù)不正常，接上Rd后一切正常，為什么？（觸發(fā)脈沖始終正常工作）February,20045北京交通大學電氣工程學院SCR的主要參數(shù)通態(tài)平均電流

ITA

February,20046北京交通大學電氣工程學院課堂思考（二）通過SCR的電流波形

如圖所示，Im＝300A

試選取SCR的ITA解：電流有效值

February,20047北京交通大學電氣工程學院晶閘管家族的其它器件快速晶閘管（KK、FSCR）逆導型晶閘管（ReverseConductingThyristor）RCTFebruary,20048北京交通大學電氣工程學院晶閘管家族的其它器件（續(xù)）雙向晶閘管（Bi-directionalThyristor）TRIACFebruary,20049北京交通大學電氣工程學院2.4可關斷晶閘管（GTO）名稱GateTurnoffThyristor，簡稱GTO符號February,200410北京交通大學電氣工程學院GTO的關斷原理GTO處于臨界導通狀態(tài)集電極電流IC1占總電流的比例較小

關斷增益February,200411北京交通大學電氣工程學院GTO的陽極伏安特性逆阻型逆導型February,200412北京交通大學電氣工程學院GTO的開通特性ton:開通時間td:延遲時間tr

:上升時間ton=td+trFebruary,200413北京交通大學電氣工程學院GTO的關斷特性toff

:關斷時間ts

:存儲時間tf

:下降時間tt

:尾部時間toff=

ts

+

tf

+（tt）February,200414北京交通大學電氣工程學院GTO的主要參數(shù)可關斷峰值電流ITGQM關斷時的陽極尖峰電壓VPVP

過大可能引起過熱誤觸發(fā)陽極電壓上升率dv/dt靜態(tài)dv/dt動態(tài)dv/dt陽極電流上升率di/dtFebruary,200415北京交通大學電氣工程學院2.5電力晶體管（GTR/BJT）名稱巨型晶體管（GiantTransistor）電力晶體管符號特點（雙極型器件）飽和壓降低開關時間較短安全工作區(qū)寬February,200416北京交通大學電氣工程學院2.6功率MOSFET名稱又稱功率MOSFET或電力場效應晶體管分類P溝道增強型

N溝道耗盡型符號{{February,200417北京交通大學電氣工程學院電力MOSFET的特點單極型器件優(yōu)點開關速度很快，工作頻率很高;電流增益大，驅動功率小;正的電阻溫度特性，易并聯(lián)均流。缺點通態(tài)電阻較大，通態(tài)損耗相應也大；單管容量難以提高，只適合小功率。February,200418北京交通大學電氣工程學院電力MOSFET的轉移特性ID=f（VGS）ID較大時，ID

與VGS間的關

系近似線性?？鐚FS=dID

/dVGSVGS（th）

開啟電壓February,200419北京交通大學電氣工程學院電力MOSFET的輸出特性（Ⅰ）截止區(qū)（Ⅱ）飽和區(qū)（Ⅲ）非飽和區(qū)（Ⅳ）雪崩區(qū)February,200420北京交通大學電氣工程學院2.7絕緣柵雙極晶體管（IGBT）符號工作原理由MOSFET和

GTR復合而成等效電路如右February,200421北京交通大學電氣工程學院IGBT的伏安特性伏安特性示意圖February,200422北京交通大學電氣工程學院IGBT的擎住效應產(chǎn)生原因內部存在NPN

型寄生晶體管避免方法使漏極電流

不超過IDM減小重加dvds

/dtFebruary,200423北京交通大學電氣工程學院IGBT的安全工作區(qū)柵極布線應注意：驅動電路與IGBT的連線要盡量短；如不能直接連線時，應采用雙絞線。正向安全工作區(qū)反向安全工作區(qū)February,200424北京交通大學電氣工程學院2.8其它新型場控器件MOS控制晶閘管MCT集成門極驅動晶閘管IGCT靜電感應晶體管SIT靜電感應晶閘管SITH智能型器件IPMFebruary,200425北京交通大學電氣工程學院2.9常用器件性能比較

DSCR

GTOIGBTMOSFET驅動信號無

電流電流電壓電壓驅動功率—大大中小通態(tài)壓降小小小中大開關速度慢/快慢較慢中快通過電流能力大大較大中