《新能源汽车电力电子技术》 课件 2-4 绝缘栅双极型晶体管认知-课件

绝缘栅双极型晶体管认知《新能源汽车电力电子技术》课堂导入01学习目标02知识储备03实验任务04课堂测评05课后作业0601课堂导入leading-inofaclassroom学习目标知识储备实验任务课堂测评课堂导入课后作业绝缘栅双极型晶体管认知课堂导入绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，英文缩写IGBT或IGT)，是兼具GTR和MOSFET各自优点的复合式全控型器件。它既具有MOSFET的输入阻抗高，驱动功率小，开关频率高等优点，又具有GTR通态电阻低、电流容量大等优点。02学习目标learningobjectives学习目标知识储备技能训练课堂测评课堂导入课后作业学习目标01熟悉功率场效应管的结构、工作原理、特性02能对绝缘栅双极型晶体管进行测试03能用万用表检测绝缘栅双极型晶体管并判断其好坏学习目标绝缘栅双极型晶体管认知绝缘栅双极型晶体管认知03知识储备accumulationofknowledge学习目标知识储备实验任务课堂测评课堂导入课后作业绝缘栅双极型晶体管的结构IGBT是一种三端器件，它们分别是栅极G，集电极C和发射极E。由图（a）可知，它相当于用一个MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管，从图（b）可以看出，IGBT等效为一个N沟道MOSFET和一个PNP型晶体三极管构成的复合管，导电以GTR为主，RN是GTR厚基区内的调制电阻。绝缘栅双极型晶体管认知（a）内部结构断面示意图

（b）简化等效电路

（c）电气图形符号IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号绝缘栅双极型晶体管的工作原理ICBT是一种场控器件，其开通和关断是由栅极和发射极间的电压Ua决定的。如图所示，当UCE为正且大于阈值电压UCE（th）时，MOSFET内形成沟道，并为CTR提供基极电流进而使IGBT导通。当栅极与发射极间施加反向电压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，GTR的基极电流被切断，使得IGBT关断。电导调制效应使得电阻RN减小，这样高耐压的IGBT也具有很小的通态压降。绝缘栅双极型晶体管认知简化等效电路绝缘栅双极型晶体管的特性绝缘栅双极型晶体管认知（1）转移特性如图所示，转移特性描述的是集电极电流IC与栅射电压UGE之间的关系。阈值电压UGE（th）是IGBT能实现电导调制而导通的最低栅射电压，随温度升高而略有下降。当栅射电压小于UGE（th）时，IGBT处于关断状态。转移特性01绝缘栅双极型晶体管的静态特性绝缘栅双极型晶体管的特性绝缘栅双极型晶体管认知（2）输出特性如图所示，输出特性描述的是以栅射电压为参考变量时，集电极电流IC与集射极间电压UCE之间的关系。图中分为3个区域，分别为正向阻断区、有源区和饱和区。当UCE＜0时，IGBT为反向阻断工作状态。在电力电子电路中，IGBT工作在开关状态，因而是在正向阻断区和饱和区之间来回转换。输出特性01绝缘栅双极型晶体管的静态特性绝缘栅双极型晶体管的特性绝缘栅双极型晶体管认知（1）开通过程td（on）是开通延迟时间，表示从驱动电压UGE幅值的10%开始，到集电极电流IC上升到幅值的10%所用的时间。tri是电流上升时间，表示l从10%上升到90%所用的时间。开通时间ton=td(on)+tri+tfv，其中tfv表示电压下降时间，分为tfv1和tfv2两段。晶闸管动态波形图02绝缘栅双极型晶体管的动态特性绝缘栅双极型晶体管的特性绝缘栅双极型晶体管认知（2）关断过程关断时间toff=td(off)+trv+tfi，其中，td(off)表示关断延迟时间，表示从驱动电压UGE幅值的90%到集射电压UCE上升为幅值的10%所用的时间。trv表示电压上升时间；tfi表示电流下降时间，tfi分为tfi1和tfi2两段。引入了少子储存现象，因而IGBT的开关速度要低于电力MOSFET。02绝缘栅双极型晶体管的动态特性晶闸管动态波形图04实验任务ProficiencyExercises学习目标知识储备实验任务课堂测评课堂导入课后作业实验准备工具：绝缘栅双极型晶体管、电源、实验箱、导线、万用表等；设备：实训工作台；资料及耗材：《电力电子技术实验》教材、抹布等。绝缘栅双极型晶体管认知

绝缘栅双极型晶体管万用表实验步骤绝缘栅双极型晶体管认知一、绝缘栅双极型晶体管的检测绝缘栅双极型晶体管的检测实验步骤如下：1.取出数字万用表，选择电阻档，并对万用表进行校零。2.将万用表黑表笔固定在某一个管脚上，红表笔分别接其他两只管脚，读取数值。3.将万用表红表笔固定到管脚1上，黑表笔分别接其他两只管脚，读取数值。4.用万用表测试另外两只管脚正反电阻值。5.若步骤2中两次阻值无穷大，且步骤2中两次阻值均为无穷大，则管脚1为栅极。6.若步骤4中，一次测量阻值无穷大，一次测量阻值较小，则测量较小的一次中，红表笔接的管脚为漏极，黑表笔接的管脚为源极。7.取下红黑表笔，复位万用表，收拾整理场地。分组实训请各小组按照拟定的小组分工及实验步骤，完成“绝缘栅双极型晶体管认知”实验，并完成工作页中实训报告的填写。绝缘栅双极型晶体管认知总结评价请结合各自实验的完成情况，实事求是的完成实验自评与互评。并将填写完整的工作页提交给老师进行检查和评价。绝缘栅双极型晶体管认知05课堂测评Classroomtest学习目标知识储备实验任务课堂测评课堂导入课后作业判断题1.IGBT是一种三端器件，它们分别是栅极G，集电极D和发射极F。（

）2.IGBT适合应用于中小功率的电力电子装置，如在交流电机、变频器、开关电源、照明电路﹑牵引传动等领域广泛使用。（

）3.ICBT的驱动原理与电力MOSFET基本相同，是一种场控器件。其开通和关断是由栅极和发射极间的电压Uce(th)决定的。（

）4.绝缘栅双极型晶体管的静态特性表现为开通过程和输出特性。（

）5.IGBT管的好坏可用指针万用表的Rxlk挡来检测，或用数字万用表的“二极管”挡来测量PN结正向压降进行判断。（

）绝缘栅双极型晶体管认知0