电力电子技术基础器件

1、电力电子技术基础器件第1页，共39页，2022年，5月20日，17点54分，星期四第二部分 电力电子器件6South China University of Technology第2页，共39页，2022年，5月20日，17点54分，星期四电力电子技术基础第二部分 电力电子器件全控型器件门极可关断晶闸管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、电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管第3页，共39页，2022年，5月20日

2、，17点54分，星期四1.3 可关断晶闸管（GTO）第4页，共39页，2022年，5月20日，17点54分，星期四电力电子技术第二部分 电力电子器件GTO的特点电力电子技术基础门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor 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第5页，共39页，2022年，5月20日，17点54分，星期四电力电子技术第二部分 电力电子器件GTO的结构和工作原理电力电子技术基础结构：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

3、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第6页，共39页，2022年，5月20日，17点54分，星期四电力电子技术第二部分 电力电子器件GTO的结构和工作原理电力电子技术基础与普通晶闸管一样，可以用右图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+21时，两个等效晶体管过饱和而使器件导通；当1+21时，不能维持饱和导通而关断RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a)b)第7页，共39页，2022年，5月20日，17点

4、54分，星期四电力电子技术第二部分 电力电子器件GTO与普通晶闸管的区别电力电子技术基础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+21.15） 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第8页，共39页，2022年，5月20日，17点54分，星期四电力电子技术第二部分 电力电子器件GTO与普通晶闸管的区别电力电子技术基础 导通过程与普通晶闸

5、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IG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+220V将导致绝缘层击穿4)极间电容 极间电容CGS、CGD和CDS 厂家提供：漏源极短路时的输入电容Ciss、共 源极输出电容Coss和反向转移电容Crss第35页，共39页，2022年，5月20日，17点54分，星期四电力电子技术第一部分 绪论MOSFET的特点电力电子技术基础 电压控制，输入阻抗高。 单极型，温流负反馈， 温度稳定性高，无二次击穿。 横向导电，电流小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的电力电子装置 。 K为器件的几何常数，N=2.52.7特点用栅极电压来控制漏极电流驱动电路简单，需要的驱动功率小开关速度快，工作频率高热稳定性优于GTR第36页，共39页，2022年，5月20日，17点54分，星期四电力电子技术第二部分 电力电子器件MOSFET的并联运行电力电子技术基础Ron具有正温度系数，具有电流自动均衡的能力，容易并联注意选用Ron、UT、Gfs和Ciss尽量相近的器件并联电路走线和布局应尽量对称可在源极电路中串入小电感,起到均流电抗器的作用第37页，共39页，2022年，5月20日，17点54分，星期四电力电子技术第二部分 电力电子器件MOSFET