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微电子器件应用晶闸管,？,？,晶体管的直流特性,双极型晶体管的结构示意图和电路符号：,N,N,N,P,P,P,E,E,E,E,B,B,B,B,C,C,C,C,PNP管：,NPN管：,根据两个结上电压的正负，晶体管可有4种工作状态：,E结,工作状态状态，工作在（）电路状态，工作在（）电路状态，工作在（）电路倒向放大状态,C结,晶体管在4种工作状态下的少子分布图：,（）状态,（）状态,（）状态,（）状态,NPN晶体管在4种工作状态下的能带图：,（）状态,（）状态,（）状态,（）状态,1.常用开关器件及分类(1)器件及分类(2)型号命名法(3)器件额定值2.pnpn器件导通物理过程(1)晶闸管结构及等效电路(2)导通物理过程(3)导通机制,内容提要,1.常用开关器件及分类,按照器件被控程度，分为以下三类：不可控器件(PowerDiode)不需用控制信号来控制其通断。半控型器件(相控Thyristor等)通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。全控型器件(IGBT,MOSFET等)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。,器件及分类,按照驱动电路信号的性质，分为两类：电流驱动型(双极型器件)通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的器件。电压驱动型(MOS栅器件)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器件。,常用开关器件及分类,按照器件关断方式可分为：换流关断型(Thyristor)利用施加反向电压使电流反向而实现器件关断。自关断型(功率晶体管、GTO、电压型器件)仅通过在控制端和公共端之间施加一正的电压信号实现导通，施加一负的电压信号实现关断的器件。,常用开关器件及分类,按照器件触发方式可分为：电触发型(Thyristor、MOS器件)门极用电信号来触发使其开通的器件。光触发型(LTT)用光直接来触发使其开通的器件。热触发型(温控晶闸管)当温度达到某一值，热激发使之开通的器件。,常用开关器件及分类,常用的主要功率器件,二极管(整流/雪崩/快恢复/软恢复/浪涌保护/肖特基)晶闸管相控晶闸管PhaseControlledThyristor双向晶闸管BidirectionalTriodeThyristor(TriodeACSwitchTRIAC)逆变晶闸管InverseThyristor逆导晶闸管ReverseConductingThyristor光控晶闸管LightTriggeredThyristorGTOGate-Turn-OffThyristorIGBT(MOSFET类)InsulatedGateBipolarTransistorIGCTIntegratedGate-CommutatedThyristorIEGTInjectionEnhancedGateTransistor组合器件(IPM)IntelligentPowerModule(SOP/SOC/MCM/IPEM),常用开关器件及分类,型号命名法(国产器件),拼音符号,额定电流,ZK,1%峰值电压,P普通、K快速、S双向、N逆导、Q汽车、B雪崩、L光触发.,例:ZK1000-8表示额定平均正向电流1000A，反向阻断电压800VKS200-12表示额定电流（有效值）200A，断态阻断电压1200V注意：电流平均值（KS除外）电压峰值,2.pnpn器件导通物理过程,晶闸管结构及等效电路,基本结构,四层：PNPN三端:A、K、G三结：J1、J2、J3,(1)晶闸管结构及等效电路,基本结构,掺杂浓度分布,pnpn器件导通原理,等效电路,伏安特性,2.pnpn器件导通物理过程,晶闸管导通需具备两个条件：正向偏置；A、K间有“”的信号。晶闸管关断亦需具备两个条件：阳极电压反向或过零；流过A、K间的电流小于IH以下。,2.pnpn器件导通物理过程,螺栓型晶闸管,平板型,晶闸管外形,2.pnpn器件导通物理过程,先讨论四层两端器件正向偏置的pnpn四层两端器件具有两个特点：具有通态和断态两个稳定状态；有负阻现象。,在G开路时，AK间加正向电压反偏的PN结J2是如何变为正偏的？,导通物理过程,雪崩区：当外加电压上升到接近J2结的击穿电压VB时，空间电荷区内电场变得很大，引起雪崩倍增。反向产生电流通过势垒区由碰撞电离而增加M倍。通过J2结的电流由原来的反向电流转变为由J1、J3结注入的载流子经过基区后衰减而又在势垒区倍增了的电流。,断态区：当外加正向电压VJ2结雪崩电压，复合与补充维持电中性。只有小的电流流过J2结，类似二极管的反向特性。,V较小时，M1；当VVB时，M急剧增加；当电流放大系数与雪崩倍增因子的积等于1时，所对应的外加电压即为转折电压VB0。,负阻区：当外加电压大于转折电压时，势垒区内雪崩倍增产生大量的电子空穴对，这些载流子受反向电场的抽取作用，电子进入n1区，空穴进入p2区。由于不能很快复合，将使J2结两侧产生载流子积累，即p2区有空穴积累，n1区有电子积累以补偿离化的杂质，使空间电荷区变薄。p2区电位升高，n1区电下降。降落在J2结上的电压减小，雪崩倍增减弱，J1、J3结的注入增强，从而出现电压减小、电流增强的负阻现象。,通态区：由于上述积累增加，J2结电压下降直至M=1雪崩倍增停止时，仍能维持使p2区相对n1区为正，J2结倒向，三个结均处于正向，有类似二极管的正向特性。反向阻断区：反向电压由J1结承担，与单个pn结反向特性相似。,2.2.2pnpn器件导通物理过程,晶闸管的触发机构:,用各种使增大的方法来实现器件开通:门极电流触发;热触发;阳极电压触发;触发;光触发.,晶闸管正常工作时的特性总结如下：,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。,本节要点:,半导体功率器件的分类方法；国内产品型号命名及额定值；晶闸管的J2结在正偏下是如何倒向的？晶闸管的开通条件是什么？,复习重点,题型是：1、填空题（每空1分，共25分）2、问答题（2个，每个10分，共20分）3、分析题（2个，每个15分，共30分）4、计算题（2个，共25分）,重要知识点：1、填空题重点：每一章的基本概念，定义等2、问答题涉及基本概念和应用，包含第二章，第三章，第四章3、分析题（1）画图，并分析，