全控型器件的功率晶体管

教案全控型器件的功率晶体管、可关断晶闸管和场效应管教学目标：1、 学会功率晶闸管（GTR）的结构与工作原理及其驱动电路。2、 了解可关断晶闸管（GTO）的结构与工作原理。3、 掌握功率场效应晶体管（MOSFET）的结构与工作原理。教学重点：1•功率场效应晶体管（MOSFET）的结构与工作原理。教学难点：1、可关断晶闸管（GTO）的结构与工作原理。教学方法：讲授法教学时间：90分钟试讲教材：电力电子技术（第2版）张涛等编北京：电子工业出版社2009教学步骤：一、导入同学们现在先回顾上一节的知识，学习了触发脉冲的形成与放大和锯齿波同步电压的形成。负半周下降段：VD］通，C充电，上（+）下㈠，O接地，R负反馈，Q也为负电位，VT反偏截止，C不能经VD放电。负半周下降段：+15V经R给2111C充电，u为C反向充电波形，上升速度比R点同步电压慢，故VD截止，Q点电位1.4V时，VT通,u钳制在1.4Vu相位与主电路相位一致，故可实现同步。2 Q TB二、新课讲授§5.1功率晶闸管（GTR）的结构与工作原理0'屮寸■£|t<rj-i.4s^tcL-wi》 ・r_h冒吕-dZ尸Z^VCSTF=£和大功率晶体管又称电力晶体管，简称GTR,通常指耗散功率(或输出功率)1W以上的晶体管。GTR属于第二代功率半导体器件,它克服了晶闸管不能自关断与开关速度慢的缺点。其电气符号与普通晶体管相同。GTR是一种双极型大功率高反压晶体管,具有自关断能力,控制方便,开关时间短,高频特性好,价格低廉。可用于不停电电源、中频电源和交流电机调速等电力变流装置中。主要特点：是电流驱动器件,控制基极电流就可控制电力三极管的开通和关断；开关速度较快；饱和压降较低；有二次击穿现象；能控制较大的电流和较高的电压。CE图5.2NPN型达林顿GTR额定电压：GYR上所加的电压超过规定值时，就会发生击穿。BUCeO基极开路时,集-射极击穿电压。．集电极最大耗散功率PCMPCM即GTR在最高集电结温度时所对应的耗散功率，它等于集电极工作电压与集电极工作电流的乘积。这部分能量转化为热能使管温升高，在使用中要特别注意GTR的散热。如果散热条件不好，会促使GTR的平均寿命下降。．最高结温TjM图5.4图5.4GTR的开关特性情况下，塑封硅管的TjM为125°C〜150°C。GTR的特性：1.静态特性如图5.3共射极电路的集电极输出特性2.动态特性5.2可关断晶闸管（GTO）1.GTO的基本工作原理GTO的工作原理与普通晶闸管相似，其结构也可以等效看成是由PNP与NPN两个晶体管组成的反馈电路。两个等效晶体管的电流放大倍数分别为a1和a2。GTO触发导通的条件是：阳极与阴极之间承受正向电压；门极加正脉冲信号（门极为正，阴极为负）。这时，a1+a2>1,从而在其内部形成电流正反馈，使两个等效晶体管接近临界饱和导通状态。导通后的管压降比较大，一般为2〜3V。.Art./n\1Pl(t>)电气符号图5.5GTO的结构和电气符号iGiAA90%Ia=□10%/鼻0tot图5.6GTO开通和关断过程中的电流波形5.3功率场效应晶体管图5.7VDMOSFET的结构示意图功率MOSFET的特性1.静态特性图5.8功率MOSFET的输出特性2.动态特性电力场效应管的结构和工作原理：电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道可分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型和增强型之分。在电力电子装置中，主要应用N沟道增强型。电力场效应晶体管导电机理与小功率绝缘栅MOS管相同，但结构有很大区别。小功率绝缘栅MOS管是一次扩散形成的器件，导电沟道平行于芯片表面，横向导电。电力场效应晶体管大多采用垂直导电结构，提高了器件的耐电压和耐电流的能力。按垂直导电结构的不同，又可分为2种：形槽VVMOSFET和双扩散VDMOSFET。电力场效应晶体管采用多单元集成结构，一个器件由成千上万个小的MOSFET组成。三、总结本次课程我们学习了功率晶体管又称电力晶体管，简称GTR，通常指耗散功率（或输出功率）1W以上的晶