变频调速第二章选用课件电力电子器件

第1章电力电子器件1.1概述1.2电力二极管1.3晶闸管及其派生器件1.4门极可关断晶闸管1.5电力晶体管1.6功率场效应晶体管1.7绝缘栅双极晶体管1.8其他新型电力电子器件11.1.1电力电子器件的概念与特征1.1.2电力电子器件的基本类型1.1.3电力电子器件的模块化与集成化1.1.4电力电子器件的应用领域1.1.5本章核心内容与学习要点1.1概述2电力电子器件：专指直接用于主电路，实现电能的变换或控制的电子器件。早期为电真空器件，如今主要指半导体器件。主电路：在电气设备或电力系统中，直接承担电能变换或控制的电路。RL主电路V1V2控制器驱动电路检测电路保护电路控制电路电气隔离（1）基本概念1.1.1电力电子器件的概念与特征3电力电子器件处理电功率的能力，一般远大于信息处理中的电子器件。电力电子器件一般都工作在开关状态。电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制（或称为驱动）。电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都需要安装散热器（自然风冷、强迫风冷、水冷等）。1.1.1电力电子器件的概念与特征（2）主要特征41.1.1电力电子器件的概念与特征（3）电力电子器件的功率损耗功率损耗主要包括：通态损耗、断态损耗和开关损耗。通态损耗是通态电流与通态（管）压降作用的结果。断态损耗是断态（漏）电流与断态电压作用的结果。开关损耗又包括：开通损耗和关断损耗，是开关过程中电压与电流作用的结果。因断态漏电流极小，一般认为通态损耗是电力电子器件功率损耗的主要因素。当器件工作频率较高时，开关损耗可能成为电力电子器件功率损耗的主要因素。5不可控器件（如：电力二极管）不能用控制信号来控制其通断,因此也就不需要驱动电路。半控型器件（如：晶闸管）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（如：电力场效应管，绝缘栅双极晶体管）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。1.1.2电力电子器件的基本类型（1）按照器件被控程度分为三类6电流驱动型通过从控制端注入或者抽出一定的电流，实现器件的导通或关断控制。电压控制型仅通过在器件控制端和公共端之间施加一定的电压信号，实现导通或者关断控制。1.1.2电力电子器件的基本类型（2）可控器件按照驱动信号的性质分为两类7单极型器件只有一种载流子参与导电。双极型器件由电子和空穴两种载流子参与导电。混合型器件由单极型器件与双极型器件通过集成而构成的复合型器件。1.1.2电力电子器件的基本类型（3）按照器件内部载流子参与导电情况分为三类81.1.3电力电子器件的模块化与集成化（1）电力电子器件模块化与集成化的研发是目前重要的发展方向。（2）模块化与集成化不仅可减小装置尺寸，更重要的是提高了装置的安全性与可靠性，缩短了装置的设计研发周期。（3）特别值得一提的是智能功率模块（IPM），该功率模块同时具有驱动、控制、保护等功能，整体性能大为提高。（4）目前，在装置研发中优先选用模块化器件。91.苹1.撒4链电均力电燥子器扭件的弟应用筛领域图1房诚-110集中袭介绍灰典型毒器件犬的工作田原理、基本骨特性、主要售参数及选家择和煮使用恋中应魔注意胀的一革般问姑题。简单没介绍阅电力证电子煤器件答的驱动、保护以及串、并联使用嘉等特等殊问坝题。1.俘1.学5冻本须章核雨心内跃容与犬学习丈要点（1葵）核汪心内虚容了解稠典型智器件游的基本叛特性靠曲线。掌握拼典型勉器件主要瓣参数炼的含替义。学会技典型匹器件瘦的合理兰选用。（2垄）学受习要舰点111.角2.有1内P誉N结涌的工泄作原巧理1.诊2.伍2罗电狗力二无极管穿的结穗构与沟基本黄特性1.竟2.物3召电答力二加极管己的主歼要参旋数1.纪2.块4安电栽力二阿极管抵的主盲要类例型1.慈2并电页力二偶极管12状态参数正向导通反向截止反向击穿电压维持1V左右反向高反向太高电流正向大几乎为零反向很大电阻呈低阻态呈高阻态——二极缝管的腾基本贯原理础就在驰于P认N结匹的单程向导浅电性毕这一役主要酒特征1.村2.窗1望P救N结帆的工堂作原章理（1专）PN拔结的皱状态（2破）PN怪结的授反向半击穿包括欢雪崩悉击穿江和齐悉纳击研穿两惑种形如式。均可娇能导签致PN结热击嗓穿，脸造成龟二极备管永隶久损任坏。131.近2.床1警P悠N结扰的工讨作原弟理（3该）PN办结的贤电容丹效应PN结的猎电荷俗量随届外加吧电压程的变恶化而朴变化逝，呈尖现出电容牺效应，称天之为结电跌容，又拢称为微分身电容。结电鸦容按镰其产猴生机磁制和棵作用原的不膀同又失分为势垒处电容CB和扩散谊电容CD。结电鬼容的疾存在兄主要她影响PN结的随工作世频率故，尤艇其是皇高速渐开关勾状态慰时其神影响婚显得忘更为雾突出号。14基本垃结构巴和基敞本特夕性与至信息向电子蜓中讨腐论的峰二极抛管相励同。内部仰由一轧个面排积较政大的PN结和剑两端鼠引线励以及剪外部逐封装百组成栋。外型糠主要何有螺封栓型柏、平垫板型终和模据块型舱三种颗封装邪形式唤。1.朵2.便2萍电困力二罚极管伟的结娘构与么基本称特性151.蓝2.锹2线电垫力二衫极管呀的结刊构与亩基本俗特性电力结二极胃管原径理和繁结构政简单电，工录作可滋靠，絮自20世纪50年代刺初期龟就得液到了咱广泛密的应价用。16主要队指伏安胳特性门槛剑电压UTO：正正向电闹流IF开始区明显容增加卡时所评对应泻的电恒压。正向些管压藏降UF：与IF对应预的二预极管冈两端雾电压叫。承受损反向赶电压访时，梢正常丈情况煮下只扰有微烈小且临数值呢基本留恒定案的反毙向漏旨电流辉。当反冬向电鄙压达名到一舰定数毕值时钉（UBR），芬则会圆造成锻反向邪击穿众。1.扬2.昆2耗电羊力二帖极管滋的结滨构与批基本蛋特性电力二极管的伏安特性（1鹅）静态棵特性171.牙2.晴2片电宾力二诵极管愿的结吉构与乎基本氏特性（2束）动态娇特性开通摘过程正向亮压降胖先出鄙现一乘个过喜冲UFP，经坝过一厅段时番间才减趋近壶于某乓一稳症态压天降值才（1~坛2V）。正向程恢复览时间tfr。电流笋上升狗率越暂大，UFP过冲福越高宝。UFPuiiFuFtFrt02V电力二极管开通过程181.含2.清2垦电长力二宋极管趴的结晚构与您基本幅特性（2速）动态因特性关断嘴过程须经香过一悔段短劲暂的绒时间携才能寺重新秧获得蝴反向匆阻断碧能力日，进敢入截善止状成态。关断勿之前膜有较疯大的味反向拌电流馒出现堂，并慢伴随波有明烦显的闪反向箭电压救过冲。IFUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdt电力二极管关断过程延迟损时间傲：td=t1-t0,电流形下降顶时间伙：tf=t2-t1反向安恢复督时间：trr=td+tf影响缝开关虫速度合的主之要因恰素是梳反向丢恢复盛时间。19为电深力二赏级管洒的电流铜定额。定义凶为：旅在规革定的涝管壳禽温度宗和散酬热条劳件下尚，允膛许长拣期流概过的最大船工频默正弦螺半波排电流的平均运值。IF(笛AV香)是按转照电接流的访发热可效应株来定慌义的趴，使额用时斗应根岗据有效秒值相泡等的嫩原则来选留取电租流定什额，忧并考厅虑留有油一定抚的裕公量。举例：计枕算正斑弦半锹波电李流有后效值鼠与平须均值资的比贝值。1.显2.秃3诵电揪力二协极管腊的主泰要参廊数（1抖）正猜向平昨均电咽流IF(卡AV掀)201.糖2.织3催电壤力二忽极管怠的主督要参献数例：计算暑正弦射半波污电流碌有效匙值与平均丈值的粪比值申。解：即：21（2浆）正漂向通晋态管信压降UF在规构定温稀度下尖，流羽过某廉一指清定的筹稳态窗正向鼓电流昆时对嫁应的汇正向篇压降站。显宋然，UF越小浸越好异。（3居）反芒向重券复峰许值电袍压URR荷M为电例力二娇级管乓的电压游定额样。定义灵为：孩电力幅二极虚管所欢能重朵复施利加的办反向底最高凤峰值宾电压漂。使用挥时为辩安全炉起见仪应当绑留有2~光3倍的丸裕量。（4）反谨向恢丛复时量间trr=td+tf1.喉2.猜3代电晨力二拢极管扛的主揭要参悬数22（5异）最边高工铲作结水温TJM结温是指芒管芯PN结的平均告温度，用TJ表示注。TJM是指泥在PN结不花致损真坏的麦前提签下所点能承趁受的最高缝平均墙温度，通泻常在漫12结5~摧17捉5C范温围之桑内。（6谢）呼浪涌母电流IFS胡M指电荐力二述极管平所能浮承受最大全的连惰续一留个或链几个巨工频恼周期部的过冒电流衣。1.灵2.贪3时电精力二险极管咐的主恋要参压数23（1垄）普仪通二熔极管又称偶整流摊二极侦管，骑多用滚于开忆关频披率不晒高（一般直在1k辞Hz以下）的叉整流适电路芽。其反胁向恢狸复时采间较肉长（一般顺为几十奥微秒）。正向情电流桑定额薯和反俭向电宴压定散额可丧以达明到很选高（一般被达数千仔安培、数千猜伏特以上）。1.办2.改4窃电霸力二挥极管瞒的主牙要类扒型24（2谊）快失恢复锡二极猛管简称稿快速测二极田管从性浮能上嫩又可续分为快速绝恢复和超快绕速恢坛复两个质等级兽。前候者trr为数百控纳秒至几微桨秒，后绩者则条在10博0n别s以下黑，甚灾至达般到20雅~3慌0n阵s。管压仆降较雀低（约为0.杰9V左右），军但其管反向获耐压阵多在12顾00鹅V以下念，低手于普蜂通二称极管灯。1.谁2.惊4员电鸡力二避极管妹的主劫要类栽型25（3桃）肖甚特基达二极猪管肖特针基二腥极管储的优点反向等恢复录时间炎很短头（10厘~4进0n家s）。正向材恢复棕过程尊中没缸有明笛显的争电压循过冲回。正向境压降枣为0.谎3~能0.货6V，明显献低于篇快恢只复二辆极管则，其卵开关牵损耗泰和正俗向导喘通损湖耗都夏比快浪速二召极管躬还小宏。肖特毯基二弱极管乱的弱点反向句耐压哨偏低骑，多秘用于20瓶0V以下场合叼。反向碧漏电离流的温度渐敏感纵性很强乎，使订用中涂必须骄严格朋限制症其工末作温阳度。1.咳2.搂4喊电缠力二法极管户的主洒要类门型261.滩3槐晶返闸管沟及其逮派生禁器件1.午3.德1极简里介1.杯3.蜂2违晶蚁闸管谅的结贯构与冬工作岭原理1.击3.刷3叮晶润闸管饱的特身性及敲主要农参数1.阅3.咬4高晶展闸管地的派迈生器县件271.脚3.哭1深简葱介又称驶为可疏控硅势整流绪器（Sil睡ic秒onCon勾tr烛ol爪le步dRec哑ti泄fi草er）简称依为可控裂硅（缩琴写为SC架R）19栏56年由瓦美国币贝尔毛实验非室发闭明。19足57年美即国通量用电厌气公碑司（GE）开发价出第临一只电晶闸泪管产赵品，洞且于19槽58年商搂业化姥。晶闸肥管的姓诞生论，开鸦辟了惯电力垂电子齿技术膨迅速声发展雾和广赶泛应组用的僚崭新回时代痒。20世纪80年代祝以来密，开恨始部坛分被写全控蜂型器莲件所职取代千。晶闸魔管承廉受压债和通漫流的壮能力尺最高皱，工探作可兄靠，鞠应用访成熟疾，在捎大容故量的拾场合有仍占芦有重扭要的预不可只替代航的地虹位。晶闸短管是晶体激闸流陕管（T苹hy倘ri吹st直or电）的简以称281.纱3.删2巾晶宝闸管惰的结拦构与侧工作疑原理螺栓纤型封驻装，跌通常受螺栓旦一端锐是阳妨极，蹲能与赚散热他器紧惑密联荐接且哗安装淘方便穷。平板植型晶镰闸管市使用匆时是窑由两不个散混热器钓将其饶夹在友中间威。模块盘使用孙时，男金属挺底面灶（一槐般为效铜质现）要班与散舒热器粘紧密否接触票，使娱元件慕内部估的热狼量有趁效导杯出。（1州）符州号及宁外形为三需端四钢层元况件，面三端渣分别可为阳熄极A、阴阁极K和控犁制极G。外形向有螺栓集型、平板折型和模块虏型三种掘封装冈形式嫌。图形符号四层结构291.索3.串2络晶铸闸管摆的结达构与虾工作丑原理（1叶）符习号及症外形301.旨3.饥2爹晶毕闸管蚕的结谊构与体工作楼原理（1浆）符埋号及脚外形311.晨3.肥2内晶虚闸管匆的结五构与遇工作拦原理（1缎）符惜号及妈外形321.赖3.贼2缴晶简闸管禁的结远构与撒工作暖原理（1筑）符疫号及若外形331.碍3.栋2它晶氏闸管北的结上构与浩工作古原理（1坟）符寺号及艺外形341.兵3.穷2辞晶国闸管慢的结山构与或工作向原理式中膀：1和2分别渐是晶羽体管凡V1和V2的共浆基极熟电流具增益辆；ICB牵O1和ICB颤O2分别蓄是V1和V2的共赠基极爬漏电贩流。按晶体兴管工遍作原舌理，可颈得：整理忽得还：（2存）工芽作原蕉理分展析而且伯：晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a)双晶体管模型b)工作原理351.齿3.佩2渐晶昏闸管抹的结嚷构与支工作枣原理1与2数值沫与发解射极距电流歼有关岭，当晴发射芹极电日流很屑小时薯，其镜数值花小于0.调1；当逢发射毫极电舅流上旦升时贴，（1+2）近患似等耀于1；共基觉极漏冶电流慨很小允，有黄时可波以忽汉略不垄计；当IG=额0，阳极虏电流脊近似篮为0，处咳于阻称断状弓态；当控接制极荐注入目触发着电流限，正祝反馈脑作用遵使晶谣闸管恰处于便饱和核导通撞状态馆，阳基极电箩流由究外电寇路决框定，祖此时甚控制芹极电躁流失箭去作低用。器件天关断姨需依跨靠外唯电路寻的辅户助作与用，评使阳在极电方流减项小到农一定敲数值魄。（3瘦）原篮理说政明361.肆3.诞2丙晶湖闸管离的结盐构与斗工作机原理阳极疏电压臣升高乒至相满当高组的数肝值，约造成梳雪崩军效应阳极滋电压壮上升迅率du/dt过高结温乡丰较高光触察发：光触块发可绳以保脾证控赔制电附路与修主电爪路之袍间的柴良好党绝缘既而应熔用于济高压说电力叠设备勾中，弦称为光控幸晶闸移管（Li座gh币t短Tr桃ig上ge锻re淹d艳Th慕yr唯is塞to显r）。只有岛门极绍触发泼才是绪精确跑、迅阻速而秩可靠督的控狡制手汇段（包虫括光涨触发海）。（4立）晶闸拜管其串他几祸种可流能导益通的镇情况371.睁3.面2醋晶狗闸管劣的结印构与塘工作世原理晶闸孤管在怖承受饭反向穿电压摔时，羊不论皇控制洋极是赚否有栗触发舱电流照都不坚会导哭通。晶闸类管承请受正至向电择压时渴，仅轨在控按制极剩有触坡发电忆流的炮情况贿下才浆能开掩通。晶闸逢管一胳旦导概通控旺制极束就失桃去控肤制作母用。要使蜓晶闸求管关豪断，旅只能付使流漠过晶愁闸管走的电贩流减挨小到亦接近怠于零伯的某瓣一数月值他。显然返，晶笨闸管壤为电夺流控族制型智器件忠。（5蚊）晶闸撑管开武通及识关断狡条件381.愿3.店3牌晶缩慧闸管纲的特最性及岁主要柏参数正向德特性IG=0时，贷当器裳件两性端施责加正急向电络压，循只有烦很小奋的正赏向漏仗电流曲，此晚为正帅向阻钓断状核态。正向何电压霞超过贯正向傍转折件电压UDB，则漏比电流档急剧便增大怠，器毛件非正束常开通送。随着幸门极界电流踩幅值筹的增象大，辞正向当转折舒电压收相应微降低赵。晶闸搭管一扣旦导誉通，只其正柔向导党通压到降很肃小，须约为1V左右阻。正向导通雪崩击穿OUAKURBIAIHIG2IG1IG=0UDBUDSMUDRMURRMURSM晶闸管的伏安特性IG2>IG1>IG0（1穿）静微态特师性391.看3.略3惧晶禽闸管斑的特泥性及红主要羞参数反向波特性反向罪特性临类似经于二耗极管赌的反奇向特复性。反向味呈阻威断状抖态时泰，只胜有极串小的抚反向拆漏电船流。当反灭向电财压达扭到反休向击为穿电典压后男，电叶流急头剧增桐加，葡可能蹈导致爱晶闸辰管发纪热而拦永久宽损坏遇。（1朱）静队态特神性正向导通雪崩击穿OUAKURBIAIHIG2IG1IG=0UDBUDSMUDRMURRMURSM晶闸管的伏安特性IG2>IG1>IG0401.列3.番3宋晶充闸管光的特掀性及碰主要因参数开通跃过程延迟稀时间td：(约为0.慎5~具1.引5s)上升展时间tr：(约为0.馆5~买3s)开通黎时间ton为以亡上两坟者之煤和：ton=td+tr（2霜）动筒态特香性100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiA晶闸管的开通和关断过程波形411.侨3.绩3快晶柳闸管颗的特干性及皂主要寨参数关断惠过程反向诸恢复虹时间trr门极死恢复祝时间tgr关断驾时间tof估f为以课上两币者之拼和：tof毅f=trr+tgr普通漏晶闸恳管的幼关断胡时间豆约为敢几百谨微秒遥。（2轮）动扁态特蹄性100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiA晶闸管的开通和关断过程波形42选用约注意1.竟3.摸3锤晶挡闸管山的特灾性及问主要动参数正向砖断态谱重复缠峰值枣电压UDR涛M在门疼极断才路而毅结温跃为额掌定值祖时，非允许删重复惹加在牲器件构上的较正向姑峰值执电压表。反向科重复壮峰值驼电压URR障M在门逐极断候路而东结温捏为额堪定值腹时，般允许征重复诸加在处器件扎上的为反向磁峰值阀电压暴。取UDR着M与URR筝M中较堡小值狸作为踩晶闸征管的井电压秀定额仙。选用册时应经留有满裕度怜，一罚般取秒正常诵工作驱时晶妇闸管撇所承骆受峰劝值电延压的2~骗3倍。（3柜）电厕压定闻额通态倦（峰钳值）妖电压UT（简向称管拉压降笔）晶闸跌管通真以额钞定通它态平突均电魄流时嫌的瞬组态峰很值电耐压。43选用枯注意1.雁3.栋3朝晶摊闸管距的特鬼性及尼主要晓参数通态观平均昏电流IT(葱AV）：在环召境温洒度为40C和规启定的阅冷却耕状态付下，香稳定搁结温早不超蓬过额幻玉定结开温时课，将钢所允廊许流敌过的最大理工频顺正弦洲半波钩电流血的平边均值，标劣称为盆晶闸芬管的额定岗电流。（4上）电下流定语额使用砍时应橡根据延实际盐通过谱电流厕的波志形，赞按有摔效值朋相等造（即张等效粥发热俘）的捡原则鸣来选哀取。并需待留有征一定柄的裕抚量。441.致3.涝3岔晶蝴闸管域的特耗性及探主要前参数（4蒜）电齐流定矿额维持季电流IH：能使勇晶闸上管维折持导室通所婆必需斥的最肺小阳克极电夺流。擎（尘掣）悉住电喘流IL：晶闸昂管刚海从断斜态转话入通园态并律移除茄触发宪信号备后，模能维资持继眉续导截通所卧需的娱最小旬电流邪。通常IL=（2~威4）IH（5参）门渡极定宋额包括门极胖触发霞电压UGT与门极揭触发勾电流IGT。注意悦同一碌型号车的器珍件存夜在较药大的杆离散壁性。451.颠3.见3风晶赌闸管月的特浑性及双主要蜜参数（6劫）动狐态参纠数断态扒电压富临界系上升仇率du/dt：指在引额定呜结温沫和门筑极开虎路的窃情况仗下，简不会毒导致赢晶闸陆管从范断态菠转换步为通执态的这外加俱电压扭最大核上升坡率。由于寸结电微容的服存在完，当挺电压浆上升善率过私大使亩充电乏电流本足够拔大时让，将芹会使屠晶闸贡管误导纯通。除了蚂开通丘时间ton和关呈断时激间tof难f外，唉动态子参数熊还包寒括：461.向3.竟3慎晶菊闸管心的特便性及散主要坊参数（6芽）动崖态参练数通态俗电流即临界轿上升泳率di/dt：指在历规定抢条件雾下，例晶闸赶管所塞能承杂受而芹无有霜害影届响的成最大鸡通态宿电流缓上升年率。晶闸当管导案通时霞，电阔流在度管芯蛇硅片顽上有践一个双从门猴极向如外扩临散的润过程袄，如报果电汇流上任升太谱快，兼可能肚造成背门极术附近院局部速电流颠密度晓过大子，使梯晶闸骂管过令热而天损坏啊。除了夸开通毫时间ton和关擦断时锁间tof葛f外，储动态扭参数贞还包朴括：471.寇3.昆3珠晶记闸管镜的特柜性及卫主要们参数设晶医闸管药导通迈时流诱过的膨电流利波形钉如下避图所淹示，试问柴：额捞定电督流为10陷0A的晶素闸管股所能象提供轨的平堡均电康流Id及相脂应的济电流家最大财值Im分别售为多坚少安明？（暂不突考虑栏安全舅裕度）（7门）有关顾晶闸程管电左流定素额的缴举例48解：因为求额定臣电流喷为10垮0A的晶外闸管慌允许惑通过咸电流愈的有致效值君为15酸7A，按洪有效卷值相心等的死原则脂，可移得：即：而：思考认：若考颂虑2柿倍的峡电流茫安全续裕度怖情况俱又如摧何？49（1榴）快速认晶闸胶管（Fa术st筝S丹wi境tc湿hi穷ng垃T熊hy员ri仗st曲or）1.僻3.烫4团晶航闸管脊的派桐生器絮件又分常规递快速逐晶闸桌管（40馆0Hz）和高频钥晶闸泼管（10鸡kHz）。开关嘴时间梢以及du/dt和di/dt承受龙能力疲都有宜明显冒改善卡。普通驼晶闸拆管关牺断时材间约啄在几扎百微太秒，默常规磨快速火晶闸堪管为禁几十流微秒馋，高室频晶例闸管愁为10s左右脆。快速赔晶闸泽管的揪缺点奴在于煎其电叠压和虹电流佛定额丘均较倚普通菠晶闸景管低咬。由于嫁工作惑频率疫较高勾，其密开关塌损耗按的发床热效价应不瘦容忽叔视。50（2俗）逆导喜晶闸档管（Re龟ve默rs跌e拥Co肚nd遗uc浆ti谅ng兴T差hy虹ri艳st桨or）1.教3.裕4而晶梅闸管消的派画生器成件将晶促闸管沈反并驶联一惯只二拣极管维制作携在同忠一个启管芯用上的财功率纤集成受器件击。具有索正向储压降引小、报关断或时间析短、享高温确特性让好、绝额定久结温无高等远优点哨。仅应狡用于匆某些欲特殊味场合赤，如剂电压鹅型串榴联谐坑振逆详变电断路。等效图伏安特性图形符号51（3匠）双向绕晶闸照管（Bi卸di事re俘ct笼io脂na招l构tr详io树de清t摊hy后ri级st寻or）1.肆3.耍4誉晶涂闸管畅的派掉生器混件可认愿为是腔由两炸只普屑通晶对闸管爆反并仗联集但成。也是抚三端应元件威，有喉两个他主电较极T1和T2，一伶个门约极（防控制木极）G。等效图图形符号在第蝴Ｉ象朱限和可第II歇I象限藏具有款对称虫的伏悟安特庄性。因用颗于交摘流控虏制场侄合，捐故额定妨电流不用慎平均维值而别用有顶效值载来标穷定。伏安特性52（4逗）光控资晶闸寄管（Li掠gh挺t青Tr销ig雅ge贝re始d戒Th斤yr牛is贫to亩r）1.抛3.姥4菠晶今闸管织的派武生器选件又称穗光触耕发晶姿闸管突，是拿利用贯一定粪波长踪蝶的光猫信号速照射盘触发饭导通香的晶耽闸管迎。光触代发保押证了域主电恋路与汇控制钓电路警之间存的电浸气绝房诚缘，渡并且肥可有骨效地梢避免嚼电磁衔干扰摧的影特响。应用旁于高文压大亿功率滥的场揪合，辉如高龄压直鲁流输相电。图形符号伏安特性AK光强度强弱OUIA53典型丸全控昨器件芬介绍1.概4合门貌极可廊关断昌晶闸雹管1.叠5晨电晨力晶扔体管1.辅6过功镰率场盏效应阁晶体弹管1.唯7息绝盼缘栅歪双极踢晶体咐管541.陵4呀门年极可危关断臂晶闸叙管门极起可关亭断晶若闸管琴(G析TO春)简辨介GT时O的每结构之与工迫作原矛理1.悲4.侦3第G贝TO茶的主步要参慢数1.扁4.蛋4智G削TO啦的优跌缺点55门极绢可关崭断晶绒闸管把(G负TO冻)简凉介英文翅名称客：Gat横e-Tur脏n-Off胖T酒hy没ri轨st辽or简积称树：GT敌O实际抹上是花晶闸势管的括一种质派生巩器件在门膊极施背加正着的脉娱冲电宿流可捆以使咱其开浓通，承在门渡极施册加负呜的脉姿冲电败流可股以使成其关案断（民即：门极痕可关规断）。GT斜O的电泪压、储电流膨容量翁较大娃，与韵普通钢晶闸纹管相威近，然因此统在兆亿瓦级杆以上送的大申功率留场合头应用哲较多狂。56GT滋O的阅结构颂与工杰作原累理（1提）G萝TO仔的结谢构与普购通晶浸闸管夺的相同梦点：同为P-N-P-N四层皮半导误体结坝构，螺外部盲引出怒阳极粉、阴真极和姓门极些。和普休通晶傲闸管搬的不同陈点：GT胖O是一免种多活元化石的功魔率集羽成器悔件，僚其内臂部可仁看成短由多掠个小钱晶闸伯管并终联而描成。这些份小晶殊闸管先阳极推共用本，而辣门极针和阴温极独仪立，装单独痕引线拖后在寻器件瓜内部臭并联勉再引渡出。顿（见滋下页容图）57GT聋O的输结构捐与工业作原偶理（1院）G甩TO吩的结敬构各单元的阴极、门极间隔排列的图形并联单元结构断面示意图图形符号58GT裤O的项结构摩与工盾作原凉理（2撕）G唯TO损的工帜作原内理与普鹊通晶根闸管晌一样舌，GT薯O仍可握用双善晶体禾管模订型来爆分析德。晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a)双晶体管模型b)工作原理1+2=1是器震件的陈临界答导通眉条件1+2>1，饱依和导铃通1+2<1，关亩断GT便O属于营电流适控制著型器踩件门极奋电流肥为正晌器件沾导通门极取电流猜为负乱器件茧关断591.赵4.究3猜G甜TO狸的主缎要参客数GT印O的卖许多巡寿参数紫与普完通晶锯闸管面相应歪的参亿数有伶着相讽同的状含义榜，以尊下仅击介绍碧意义呀不同缩慧的主梨要参银数：（1揭）最穴大可茎关断苦阳极心电流IAT菜O又称笼可关衰断阳装极峰值电流姿，为唇GT堵O的鸽额定厦电流眯。（2订）电拖流关趋断增抬益of丸f指最麦大可鸟关断喜阳极捞电流染与门残极负狂脉冲摧电流废最大践值之露比。即：601.湾4.睬4龟G乳TO寨的优掩缺点优点松：耐压拥及通岩流能名力强沿，适推于大振功率翻场合眼。缺点派：of边f一般毅较小贸，仅特约为4~刚5，结纤果使貌门极疲关断英负脉齐冲电毫流较响大。例如引一只清额定骄电流较为10昨00准A的GT稻O，关框断时速所需倚门极划负脉版冲电飞流峰航值需筛要达扑到20需0A左右咽。驱动青功率糖大，穴驱动恋电路头复杂窗。开关辟频率著相对暮较低坟，一涉般低渠于2k增Hz，但高井于普消通晶诱闸管枯（普咬通晶泪闸管牢的开守关频宗率一茶般低鸟于40毙0H骑z）。需要聚指出昆：GT顺O根据梅其应妹用一胶般都粗做成案逆导们型，平若需轰要GT酿O承受彼反向梢电压楼，使广用时秤应与衡电力父二极姜管串助联使屠用。611.郊5奥电谜力晶馆体管电力陈晶体傅管（化G笨TR乘）手简介GT朝R的嚼结构棋与工霸作原坟理1.钩5.阿3碗G治TR视的主荣要参稳数1.牲5.肺4抚G辫TR渴的优串缺点1.膝5.猛5壁G霉TR扫的二劣次击暖穿与待安全破工作店区62英文崇名称让：Gi济an结t伍Tr央an戏si宏st哨or直激译练：巨所型晶赠体管简狭称柄：GT丘R本质表上为续：高筛耐压呀大电馋流的双极额结型算晶体伪管（Bip唐ol堵arJun谎ct扎io量nTra粱ns拐is甚to庆r）故又易简称挖：BJ匀T电力辈晶体慰管（招G日TR时）演简介63GT含R的寸结构集与工笼作原酒理GTR的结构、电气图形符号和内部载流子的流动

a)内部结构断面示意图b)电气图形符号c)共射极接法内部载流子的流动（1伯）G数TR章的结捷构64GT崖R的则结构液与工溪作原卸理与普渣通的者双极俊结型型晶体淹管工望作原盛理基刘本一墨样。属于敢电流木控制雹型器净件。主要扮特点掉是耐论压高盈、电浙流大铜、开芹关特昌性好需。仅工孟作在书晶体宽管伏肺安特炎性的饱和疏区或截止搁区，即喂工作评在开关悟状态。为提框高电草流放愧大倍版数，惯增强庸控制形能力竭，内牛部通窝常至梁少由样两个肤晶体挥管采焰用达林书顿接法黑组成恩单元柳结构冠。（2受）G跑TR袜的工疼作原诸理651.对5.外3左G嫩TR箭的主姓要参候数GT驾R上电球压超船过规姑定值宗时将销会被流击穿雀。击穿开电压较一方喂面和诸晶体部管本架身特喂性有猪关，称另一参方面度还与桃外电衫路的旬接法蜡有关答。BUCB退OBUCE剩OBUCE凉SBUCE恰RBUCE云XBUCB呜O>BUCE谅X>BUCE雁S>BUCE筝R>BUCE丽O。实际监使用生时最亚高工朴作电候压UCE椅M比BUCE烟O还要垦低。（1捷）最提高工遇作电采压（额定县电压）661.兆5.钱3还G虫TR虚的主嘉要参膛数（2壶）集电付极最串大允棉许电遮流ICM（额定所电流）通常约规定伤为直脸流电井流放危大系奴数hFE（或胞称为）下息降到包规定棕值的禽（1/宾2~该1/妙3）时士所对改应的IC值。实际凉使用例时还行要留泉有裕乎量，否只能番用到ICM的一离半或歉稍多兴一点朗。（3树）集艘电极霞最大篮耗散岂功率PCM指最环高工歇作温愤度下脂允许面的耗葛散功章率。因耗踢散功痛率等艘于集电揉极电梢流与饱和费导通佣压降的乘罩积，蛙当最俭大耗赏散功买率及洗饱和纪压降窑一定常时，窝也就替确定薪了集污电极粘最大恰允许可电流忙。671.盲5.许4普G蜡TR往的优交缺点为电截流控环制型令器件宴，驱勤动功赵率大泉，驱倡动电呈路复核杂。开关想频率样相对眯较低盗，一浅般低贱于10净0k俯Hz，但高贺于GT豆O（一跃般低葱于2k版Hz）和普华通晶痰闸管乔（一钻般低芳于40眠0H垫z）。存在二次稠击穿凝现象，一地旦发衬生将府使器典件永缓久损校坏。（1谨）优悠点耐压行高，喇通流侮能力称强，申适于歇大功舰率场奏合。开关轮特性银好，宿饱和百压降迈低。（2龟）缺右点681.伸5.腿5猎G赖TR昆的二框次击池穿与制安全骑工作培区（1特）一溉次击毯穿集电迹极电喊压升堂高至稍击穿饮电压氏时，杯集电束极电驾流迅烘速增沫大出勉现的源雪崩达击穿税称为一次利击穿。此时从只要戴集电妹极电讽流不煤超过跑与最叉大允隐许耗策散功赌率相岁对应暗的限辞度，GT益R一般衣不会标损坏消，工睬作特袄性也吹不会朽明显脸改变保。（2侵）二吨次击坏穿一次率击穿拜发生聋后，棋集电走极电渣流增被加达坏到一纸定程飘度后忘会突孙然急筑剧上迹升，蠢电压吓陡然献下降令，出暴现负阻爪效应，这堤一现架象称小为二次裂击穿。二次筋击穿眨常常嘴立即配导致玻器件搜的永别久损箱坏，益或者锁工作娱特性店明显削衰变杰。691.耳5.梦5鸽G答TR碰的二平次击淘穿与幕安全扒工作差区（3眯）安字全工塑作区忘（Saf鲜eOpe窃ra帐ti偶ngAre叮a—油—SO蔽A）由集搅电极柿最大滚电流ICM、最凡高工倘作电腔压UCE止M、集及电极舒最大搬耗散孔功率PCM线和二次冰击穿串临界筛线四者访限定猾。器件荐生产姥厂家舰应以征图形卧方式雾向用盼户提唇供GT闭R的安全疗工作油区。GTR正向偏置的安全工作区集电盏极最替大电棒流最高合工作扬电压集电君极最旬大耗嚷散功全率线二次罢击穿匹临界警线701.斧6袭功父率场届效应窝晶体堂管功率蛛场效赤应晶弱体管伍（个MO怕SF封ET墓）筒简介功率担MO袭SF拢ET痒的结亏构与济工作佣原理功率丑MO填SF使ET颈的特抹性功率奸MO善SF攀ET溪的主突要参莫数1.守6.榨5尊功疤率M姑OS恢FE听T的偶优缺拖点71功率伪场效采应晶台体管币（傻MO环SF此ET月）优简介场效予应管透（Fie颠ldEff害ec之tTra外ns社is忠to四r）分靠为结型和绝缘握栅型浮。功率婶场效霸应管西通常乡丰主要榆指绝废缘栅些型中确的金属肝氧化烦物半着导体绞型（Met己alOxi虎deSem献ic艇on颤du犹ct泻or）。简称共功率MO观SF辫ET（Po宇we游r损MO悠SF关ET）功率MO污SF圣ET又分N沟道和P沟道两种扶类型赖。其中彩每一很类型宏又分增强凤型与耗尽由型。功率MO挠SF仪ET主要物为N沟道抢增强锄型。为单战极型猴电压角控制辱器件照，且贯具有狸自关斥断能揉力。72功率悦MO爹SF鲜ET太的结蒜构与科工作弯原理（1预）功依率M仇0S扎FE运T的努结构功率MOSFET的结构和电气图形符号导电唇机理赌与小蝴功率MO乞S管相滑同，壶但结堆构上御有较拆大区究别。采用容多元硬集成凶结构云，不遍同生哑产厂毯家采怪用的犯设计暴不同净。为三廊端元雕件：足分别名为栅厦极G、漏付极D和源僚极S。73功率扮MO啊SF某ET内的结极构与奋工作邻原理导通：漏极邪与源寺极之屋间加江正向建电压盾，栅叠极与宿源极浊之间著加正嫌电压UGS，当UGS大于滔开启旱电压UT时，箱漏极沿与源耕极之淹间导奖通。截止：漏极虏与源银极之编间加枕正向便电压掏，栅多极与耍源极其之间遥电压昼为零讲时，轧漏极覆与源五极之哥间无嗓电流浮流过擦，此版时处腊于截成止状进态。（2贡）功胆率M陡0S认FE栏T的码工作条原理74功率切MO严SF鹊ET异的特井性转移公特性漏极博电流ID和栅障源间神电压UGS的关拼系称载为转移淋特性。当ID较大狭时，ID与UGS的关桥系近博似线抢性，善曲线绍的斜桃率定色义为跨导gm。（1氧）静值态特吵性功率MOSFET的转移特性75功率狭MO蓬SF怜ET零的特尸性输出肺特性在栅摧源间躁电压UGS一定妹时，社漏极遮电流ID与漏岔源电趋压间监的关愿系称鼠为输出膨特性。管子围工作贡在开惩关状伏态，首即在截止娃区和非饱岭和区世（线卸性导畅电区愈）之间盗来回何跳转。（1茧）静章态特叉性功率MOSFET的输出特性76功率购MO筒SF尝ET笋的特妄性MO捡SF飞ET开关役速度叼与输扶入电反容Cis杠s充放军电有椒很大尝关系荷。输入廊电容计又与线极间松分布借电容拒有关件，由扒产品翠手册蚂提供宇。为提免高开维关速嚷度，神可降羡低驱适动电瞒路的损内阻Rs以减鲁小时荐间常坊数。虽然持导通血与截芽至要际跨越驼饱和奴区，晃使漏立极电睛流增淋加或坛减少斯需要胜延时拼，但蜓其开遥关速旅度在繁目前界主要职电力选电子么器件悄中是顷最高修的，祸约在10蛾~1赔00桑ns之间俭，其饮工作六频率也可达10愿0k嫂Hz以上无。场控啦器件孟静态偷时输鼓入电诵流几内乎为惧零，井但在扫开关骑过程乡丰中需云对输建入电摸容进转行充障放电策，因电此仍间需一栽定的仰驱动扶功率膨，而钉且开乎关频迅率越帖高，君所需瓣要的灵驱动丸功率兔相应才增大蠢。（2坑）动别态特乓性77功率激MO愁SF伸ET棋的主乌要参垒数（1拳）漏母源击景穿电纠压UBD罪S：功残率M岁OS舌FE鸭T的电压光定额。（2健）栅蚁源击继穿电融压UBG东S：UGS>2楼0V震导致谷绝缘锁层击刺穿。存放秘：三耀端短激接；取用券：手水环接滔地；焊接息：烙时铁可塔靠接包地或课短时爆断电锣利用僻余热腥。（3矩）漏童极连竹续电接流ID和漏马极峰醉值电挺流幅艘值IDM功率钟MO听SF钱ET灰的电流古定额，一润般IDM=泳(2养~4结)ID。（4逮）极军间电售容：决定本了器景件的笋开关议速度制。（5边）正捏向通粉态电乳阻：决定吗了器各件的拔通态尿损耗藏。（6定）最增大功库耗：与管壳蠢温度笼有关筑。781.谈6.叹5监功淋率M勺OS予FE廉T的砌优缺舒点耐压铁低，翅通流纷能力祖弱。仅适偶于功逆率不仍超过10玻kW的电睬力电怨子装晴置。（1瞎）优席点（2愁）缺捧点输入聋阻抗茫高，喷驱动繁功率铲小，料驱动授电路歪简单久。开关勾速度严快，索工作阵频率遍高，冤达10箩0k泛Hz以上村。不存泳在二畅次击江穿问司题。791.姥7晴绝垮缘栅持双极蚕晶体妄管1.歉7.溜1劳绝缸缘栅锻双极闪晶体抢管（喘IG爆BT钓）简深介IG勿BT即的结垦构与笋工作腾原理IG售BT虑的主够要参倚数IG含BT普的特谁殊问肯题801.向7.镰1贸绝俘缘栅户双极躲晶体浴管（种IG质BT吴）简颂介绝缘堪栅双减极晶可体管的缩驾写来袭历（Ins蒙ul招at忧ed虏-gat宏eBip旺ol屑arTra歪ns呜is单to凯r—输—IG傍BT）GT确R的优锁点是弃：耐石压高沈，通省流能赏力强龟，饱宰和压稻降低俘。MO乐SF阴ET的优萌点是元：输扣入阻榜抗高溪，驱师动功寻率小链，开栽关速养度快浪。IG界BT结合训了GT闯R与MO谦SF熟ET二者请的优役点复法合而霉成。相当任于利爸用MO慈SF丙ET来驱担动GT而R。显然姓属于狗电压障控型健自关默断器肿件。19递86年投元放市停场，饮目前蚕是中且小功膨率电屠力电拦子设汤备的习主导炎器件深。811.闪7.林1狱绝普缘栅催双极卡晶体缎管（嚷IG谜BT剃）简馅介塑料已封装死适用援于小度功率姜器件歪。小功纠率的画晶闸勾管、MO贷SF胳ET等往泊往也唇采用为此种短封装洪形式漂。821.苏7.先1国绝谢缘栅掩双极迷晶体汽管（吴IG唇BT域）简盐介模块鞠上面笼的螺胳丝用协于固蜓定主叨回路裳接线模块积右侧着的焊做片为亏控制佩极831.树7.裹1旺绝点缘栅念双极武晶体飞管（狐IG央BT另）简说介侧面娇是模策块的系型号识、生放产厂家家及该其内买部的俘接线畜图注意矛此模和块为柜逆导热型841.盐7.单1身绝但缘栅牺双极斜晶体核管（篮IG念BT系）简胀介模块朵使用凳时，甘金属届底面芽（一遍般材买质为师导热沿性能范好的年铜）飘要与宫散热晒器紧酬密接合触，傻将元维件工毕作时绪内部超产生浅的热陷量有贵效导蜻出。85IG贪BT街的结川构与爪工作知原理（1治）I薯GB巷T的握结构IG抛BT为三块端器察件：肚栅极G、集电笔极C和发庸射极E。其内屋部是铁由GT铃R与MO基SF蝇ET组成纤的达甚林顿点结构额。是一境个由MO张SF蓬ET驱动价的厚法基区PN蕉P晶体清管。IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号a)内部结构断面示意图b)简化等效电路c)电气图形符号86IG治BT坟的结装构与溪工作河原理导通：栅极似和发老射极美间uGE大于脆开启耳电压UT，IG塞BT导通兔。开启咽电压惯与温母度有寨关，插在25移°C时约若为2~成6V。为了士可靠欲开通保，栅稀射极黄间的吐驱动她电压令一般远取+1僚5~瓣+2驾0V。关断：栅极振和发傲射极位间施加治反压糖或不暴加信究号，IG尤BT关断持。为可农靠关买断，棵并减的少关洞断时捆间和姥关断摧损耗酱，关社断时逃栅射章极间忘一般爽施加−5轮~刃−1五5V的负淹驱动购电压免。（2辟）I涛GB么T的雾工作井原理87IG底BT驼的主招要参疗数（1丹）集射渴极击迹穿电杏压UCE场S为I雁GB卧T的萍最高阶工作堂电压方，由邪内部拾PN疫P晶钳体管蹈所能抽承受栋的击妄穿电恐压确汗定。（2研）最糊大栅们射极夹电压一般掉<2牙0V瓣，以包15并V左颤右为锈宜。（3摔）集皆电极雾连续禾电流善和峰骂值电聪流为I含GB柜T的狼额定刃电流料，包握括额磁定直号流电狼流IC和1氏ms掩脉宽蓄最大贪电流ICP。通呼常峰久值电关流为睁额定材直流雀电流佳的2晓倍左训右，葡主要买受结匆温的敌制约笔。（4上）最兔大集意电极烤功耗PCM正常前工作四温度西下允光许的边最大杀耗散赴功率润。88IG隆BT已的特当殊问拔题（1满）掣邮住效赏应（境自锁接效应道）撤销责触发托信号隐后器陈件仍俘维持牢导通肉。（2爱）正导向偏源置安孔全工仪作区司（F略BS袍OA黑）由最贫大集哥电极敞电流有、最永大集眠射极李间电双压和义最大听集电卡极功姐耗确物定。（3嚷）反直向偏滨置安侵全工速作区纳（R辆BS感OA谋）由最塌大集倍电极江电流蚀、最巾大集剧射极疼间电君压和林最大绿允许捞电压潜上升府率duCE/d何t确估定。（4交）制鉴成逆杰导型趴器件IG性BT鸽往往样与反取并联步的快惑速二舞极管角封装麻在一诉起。891.师8摊其汇他新亲型电花力电崇子器法件1.疗8.五1秀静珍电感层应晶临体管代（S衰IT枯）1.医8.酒2展M坦OS诊控制劲晶闸就管（脾MC便T）1.探8.外3著集幕成门枣极换危向型炒晶闸摸管（壁IG森CT转）1.留8.栽4稻电师力电脸子器链件的民发展辣趋势901.甜8.瓦1爆静梳电感物应晶奇体管警（S坡IT晚）缺点：栅极齿不加松信号粒时导攀通，帜加负鞠偏压怜时关历断，睁称为正常梅导通熄型器件巧，使馅用不啄太方我便。通态党电阻曾较大湿，通正态损醒耗也泻大，技因而是还未凶在大心多数五电力志电子怖设备踪蝶中得技到广歇泛应奶用。SI犹T（Sta衬ti阅cInd伏uc颜ti胸onTra撕ns绘is枕to炉r）——又称结型攀场效判应晶益体管工作共频率趣与电绢力MO事SF葵ET相当挠（甚康至更厨高）泊，功保率容卵量更哲大，涝因而乳适用贡于高撤频大眠功率日场合俘。在翅雷达券通信高设备肆、超泡声波归功率吃放大麦、脉刺冲功示率放倡大和沙高频以感应捷加热丈等领犁域获孩得应劳用。911.纪8.怜2雕M散OS降控制宗晶闸伶管（款MC涨T）MC仙T（MO李S注Co数nt未ro蔬ll热ed灿T驰hy锅ri键st倾or）——MO东SF活ET与晶饭闸管复的复丽合MC己T结合叹了二碌者的沃优点覆：承受容极高di折/d乱t和du丹/dt，开关腐过程矩快速币，开欺关损尖耗小云。高电饼压、写大电匹流、迁高载例流密驻度、脚低导浴通压运降。一个MC目T器件础由数租以万牧计的MC纹T单元汤组成躲。每个繁单元击的组划成为幕：一祥个PN晴PN晶闸凑管，父一个炒控制她该晶帅闸管福开通育的MO遍SF皂ET，和毁一个骨控制讲该晶庙闸管畏关断仿的MO劳SF法ET。其关告键技尽术问叼题没御有大垃的突暮破，冒电压具和电演流容传量都蚀远未悠达到蜘预期盈的数摩值，困因而悦未能蹲投入绪实际晴应用岗。921.面8.堤3焦集棵成门移极换贼向型劈燕晶闸灿管（饶IG冒CT包）IG鞠CT（Int堂eg桑ra替te柜dGat盆e-Com舱mu袋ta孩te歌dThy冈ri扯st沸or）20世纪90年代惠后期议出现州，结愈合了IG梢BT与GT街O的优化点，臭其容段量与GT买O相当设，其炸开关川速度扯比GT迟O快10倍。可省票去GT猫O复杂像的缓匙冲电框路，牌但驱悬动功狭率仍寸很大旬。目前喝正在惜与IG洁BT等新首型器妖件激衫烈竞杨争，萌试图仓最终汉取代GT婶O在大照功率拍场合跑的位分置。931.柴8.垒4锯电蔽力电帜子器啄件的妇发展宾趋势自20世纪80年代坚中后织期开巷始，滔电力苹电子悦器件樱趋向邻于模移块化罩方向按发展挑，即送将多闭个器牙件封隔装在港一只半模块锻中，贿称为功率环模块。模块顿化可效缩小呀装置彼体积罪，降讽低成礼本，培提高协运行项可靠秆性。