《电力电子器件原理》PPT课件.ppt

February , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-1,2. 3 晶闸管（SCR）,名称 晶闸管 （Thyristor） 可控硅 （SCR） 外形与符号,February , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-2,SCR的工作原理,February , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-3,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 , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-4,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 , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-5,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 , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-6,SCR的主要参数,通态平均电流 ITA,北京交通大学电气工程学院,2-7,课 堂 思 考 （二）,通过SCR的电流波形 如图所示，Im300A 试选取SCR的ITA 解：电流有效值,February , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-8,晶闸管家族的其它器件,快速晶闸管（KK、FSCR） 逆导型晶闸管（Reverse Conducting Thyristor） RCT,February , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-9,晶闸管家族的其它器件（续）,双向晶闸管（Bi - directional Thyristor） TRIAC,February , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-10,2. 4 可关断晶闸管（GTO）,名称 Gate Turn off Thyristor，简称GTO 符号,February , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-11,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 , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-12,GTO的阳极伏安特性,逆阻型 逆导型,February , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-13,GTO的开通特性,ton : 开通时间 td: 延迟时间 tr : 上升时间 ton = td + tr,February , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-14,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 , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-15,GTO的主要参数,可关断峰值电流 ITGQM 关断时的阳极尖峰电压 VP VP 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/dt,February , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-16,2.5 电力晶体管（GTR / BJT）,名称 巨型晶体管（Giant Transistor） 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 , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-17,2.6 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 , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-18,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 , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-19,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 / dVGS VGS（th） 开启电压,February , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-20,电力 MOSFET 的输出特性,（）截止区 （）饱和区 （）非饱和区 （）雪崩区,February , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-21,2.7 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 , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-22,IGBT的伏安特性,伏安特性示意图,February , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-23,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 /dt,February , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-24,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 , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-25,2.8 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 IPM,February , 2004,北京交通大学电气工程学院,2-26,2.9 常用器件性能比较,D SCR GTO IGBT MOSFET 驱动信号 无 电流 电流 电压 电压 驱动功率 大 大 中 小 通态