电力电子技术（第3版）课件全套 南余荣 第0-8章 绪论、电力半导体器件 -电力电子技术应用

《电力电子技术》11.各个学校的理论课时不一样，第2第3点的建议基于40学时。2.建议带*号的内容由学生自学。可不讲，可删除。3.建议带#号的内容只讲重点。可部分删除。4.学生可加入中国大学MOOC-南余荣的电力电子技术，网址：/course/ZJUT-1205807831

5.带同步信号的相控触发电路在第5章介绍，附单独文字文档2使用说明0绪论

0.1电力电子技术的概念与典型应用

0.2电力电子技术的研究内容

0.3电力电子技术的发展及趋势

0.4本书的内容简介30.1.1

电力电子技术的概念0.1.2

电力电子技术的典型应用技术0.1电力电子技术的概念与典型应用40.1.1电力电子技术的概念5信息电子技术模拟电子技术数字电子技术电子技术电力电子技术电子技术信息电子技术：信号处理的方式主要有：信号的发生、放大、滤波、转换等。电力电子技术：对电能进行变换--包括电压、电流、频率和波形等方面。图0-1电子技术内涵60.1.1电力电子技术的概念IEEE对电力电子技术的定义有效地使用电力半导体器件、应用电路和设计理论以及分析开发工具，实现对电能的高效变换和控制的一门技术。它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。信息电子技术和电力电子技术的联系与区别联系：器件的材料、工艺开发、设计器件的手段理论基础分析方法分析软件70.1.1电力电子技术的概念区别：处理电能功率等级不同，研究的重点不同■信息电子技术关注：装置或电路的功能■电力电子技术关注：效率谐波功率密度等。◆信息电子电路的器件：开关和放大状态◆电力电子电路的器件：一般开关状态。80.1.2电力电子技术的典型应用

典型应用：电源装置电源电网净化设备电机调速系统电能传输和电力控制清洁能源开发和新蓄能系统照明及其它。应用领域也将会有新的突破。0.2.1电力电子器件0.2.2电能变换技术0.2电力电子技术的研究内容90.2电力电子技术的研究内容电力电子器件是基础。电能变换技术是核心.

包含电能变换电路和控制技术。控制技术是电力电子技术发展的纽带。10研究内容：电力电子器件和电能变换技术图0-2电力电子技术内容电能变换电路电力电子技术电力电子器件电能变换技术控制技术基础核心纽带电力电子器件即电力半导体器件，通常称之为电力电子开关器件。常用器件有GTR、SCR、IGBT、MOSFET等。常用的分类方式有按控制方式分类。据载流子参与导电进行分类。按驱动性质分类。了解器件与分类方法，有助于器件选型。器件选择还要考虑：额定电压和电流值、

过载能力、关断控制方式、开关速度等因素。110.2.1电力电子器件包括----电能变换电路和控制技术1、电能变换电路以电力电子器件为核心，对电能进行转换的电路，称为变流电路。表0-1变流电路分类120.2.2电能变换技术输入输出

交流（AC）

直流（DC）

直流（DC）整流

直流斩波

交流（AC）交流变换变频、变相逆变

2、电能变换的控制方式（1）电路基本控制方式

常用基本控制方式主要有三类：相控方式、频控方式、斩控方式。可以单独或配合应用。（2）系统控制方式采用自动控制理论和技术实现有关技术要求。比如PID控制。130.2.2电能变换技术随堂练习0-1一、判断题（表述正确的请在括号中填写“对”，反之，填写“错”）1.信息电子技术属于电子技术，而电力电子技术则不是，它属于电力能源技术。（

）二、单选题（将正确答案A、B、C或D填写在括号中）1、电力电子技术是什么样的技术？（

）A、用于电力领域和信息领域的电子技术的总称。B、用于电气领域和信息领域的电子技术的总称。C、电力电子技术的简称就是电子技术。D、用于电力领域的电子技术，即应用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。140.2.2电能变换技术0.3.1电力电子技术的发展概述0.3.2电力电子技术的发展趋势0.3电力电子技术的发展及趋势150.3.1电力电子技术的发展概述16电力电子技术的发展有赖于电力电子器件的发展。

一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。图0-3电力电子技术发展史电力半导体器件进步引起：变换电路的进步；控制技术的突破。可分为三个发展阶段：晶闸管及其应用自关断器件及其应用功率集成电路和智能功率器件及其应用现代电力电子技术发展方向概括为以下几个方面：1.新器件；2.高频化与高效率；3.集成化与模块化4.数字化；5.绿色化0.3.1电力电子技术的发展概述170.4本书内容简介本书主要包括电力电子器件（全控型器件为主）、电能变换技术、应用三大部分。主要研究内容如下：1）电力电子器件2）电力电子器件的使用3）直流-直流变换技术4）直流-交流变换技术5）交流-直流变换技术6）交流-交流变换技术7）软开关技术8）电力电子技术在清洁能源系统中的应用18讨论提纲电力电子技术的概念电力电子技术的典型应用电力电子器件----简单概念电力电子技术与信息电子技术的区别电能变换技术电力电子技术的发展电力电子技术的发展趋势课程的大致内容深度问题：19电力电子技术分现代与经典吗？总结电力电子技术的概念、典型应用强调的是电力领域。电力电子技术与信息电子技术的区别。四种电能变换技术在应用中组合。最先电力电子技术的发展是以电力电子器件发展为纲的，而后也随电路、控制技术而发展。需求对电力电子技术的发展起着重要的作用。本节以概念为主，掌握四钟电路概念，了解主要器件名称。20第1章电力电子器件1.1电力电子器件概述1.2电力二极管1.3晶闸管及其派生器件1.4电力晶体管GTR1.5电力场效应晶体管PowerMOSFET1.6绝缘栅双极晶体管IGBT1.7其他电力电子器件本章小结21预习检查电力二极管的半导体结构是怎样的？1.1电力电子器件概述1.1.1电力电子器件的基本概念1.1.2电力电子器件的开关模型与基本特点1.1.3电力电子器件的作用221.1.1电力电子器件的基本概念电力电子装置作用：将输入电能经功率变换器变换后输出另外一种或多种电能，或者电气隔离。电力电子器件：在电力电子装置中直接承担电能变换或控制的电子器件称为电力电子器件。也称为功率半导体器件。常用的分类方法：按可控性分类、按载流子分类、按驱动信号性质分类。231.1.2电力电子器件的开关模型与基本特点如图1-1所示，有三个端，其中A和B代表开关的两个主电极，K是控制开关通断的控制极。

电力电子器件的基本特点：具有开关特性。“通态”：通态时其电阻接近为零。“断态”：断开时其电阻接近为无穷大。24图1-1电力电子器件的理想开关模型

ABK1.1.2电力电子器件的开关模型与基本特点具有共同的基本特点：具有开关特性存在功率损耗处理的电功率范围大需要散热处理存在安全工作区域

电力电子器件存在着电压、电流等极限范围，有时设计保护电路。251.1.3电力电子器件的作用

如图1-2所示。

装置通常是由控制电路（ControlCircuit）和检测电路（Detectingcircuit）驱动电路（DrivingCircuit）主电路（PowerCircuit）等几部分组成。

电力电子器件是电能变换的核心。

26图1-2应用电力电子器件的装置组成1.1.3电力电子器件的作用

27随堂练习1-1一、判断题（正确的在括号中填写“对”，反之，填写“错”）1.电力电子器件分类方法很多，如果按照电力电子器件能够被控制的程度来分为，那么电力电子器件分为三类：不可控器件、半控型器件、全控型器件。（

）二、单选题（将正确答案A、B、C或D填写在括号中）1、下面对电力电子器件描述正确的是：（

）A、电力电子器件直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。B、电力电子器件是电子器件的总称。C、电力电子器件用于电子系统中，实现电能的变换或控制的器件。D、电力电子器件不能直接用于主电路中，只是实现电能的变换或控制的电子器件。1.2电力二极管1.2.1PN结的工作原理1.2.2电力二极管的工作特性

1.2.3电力二极管的主要参数

1.2.4电力二极管的主要类型以及制作材料281.2.1PN结的工作原理PN结几个概念在P和N区交界面附近，形成一个空间电荷区正负电荷相互作用，形成内电场薄层形成的空间电荷区称为PN结29图1-3PN结工作原理示意图电位差对载流子而言是一种势垒无多数载流子，也称为耗尽层上面指同一个区域扩散运动1.2.1PN结的工作原理PN结具有单向导电性外加正向电压时导通，反向电压时为高阻态，几乎无电流，反向截止状态。

30

状态参数正向导通反向截止反向击穿电流正向大几乎为零反向大电压维持1V反向大反向大阻态低阻态高阻态——PN结的反向击穿雪崩击穿与齐纳击穿均可能导致热击穿1.2.1PN结的工作原理结构与电气图形符号如图1-4

PN结的电容效应

称为结电容CJ，又称为微分电容分为势垒电容CB和扩散电容CD

■势垒电容在外加电压变化时起作用■扩散电容在正向偏置时起作用结电容影响PN结的工作频率31AKa）b）图1-4电力二极管的基本结构与电气图形符号a）电力二极管的基本结构

b）电气图形符号

1.2.2电力二极管的工作特性如图1-5：有螺栓型和平板型1.伏安特性（静态特性）正向电压大到一定值（门槛电压Uth)，正向电流才开始明显增加，稳定导通。与IF对应的电压即为其正向电压降UF。电导调制效应(等效电阻变小)承受反向电压时，只有微小的反向漏电流。32图1-6电力二极管的伏安特性图1-5电力二极管的外形a）螺栓型b）平板型1.2.2电力二极管的工作特性332.开关特性（动态特性）也称为动态特性，包括关断特性和开通特性。（1）关断特性关断前有反向电流;反向电压过冲。存在结电容和线路电感延迟时间：td=t1-t0

电流下降时间：tf

=t2-t1反向恢复时间：trr=td+tf

图1-7电力二极管的动态过程波形a）正向偏置转换为反向偏置1.2.2电力二极管的工作特性34（2）开通特性(突加正电压)导通时，先出现一个过冲UFP。然后，稳定某个值（如1V）。

正向恢复时间tfr。电流上升率越大，UFP越高。过冲原因在于

1）少子储存时间，管压降较大；

2）自身的电感。电流上升率越大，UFP越高。b）零偏置转换为正向偏置1.2.3电力二极管的主要参数

1.正向平均电流ID(AV)指电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度（简称壳温，用TC表示）和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。

对于工频正弦半波电流波形来说，波形系数：波形不同比值不同，对于“工频正弦半波”比值为1.57，最大电流有效值1.57ID(AV)不会随波形改变。351.2.3电力二极管的主要参数2.反向重复峰值电压URRM

3.正向压降UF4.反向漏电流

IRRM5.最高工作结温TJM6.最大允许非重复浪涌电流浪涌电流IFSM指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频周期的过电流。它体现了二极管抗短路冲击电流的能力。361.2.4电力二极管的主要类型介绍几种常用的电力二极管。

1.普通二极管（GeneralPurposeDiode）反向恢复时间一般在5

s以上。2.快恢复二极管（FastRecoveryDiode——FRD）恢复过程很短，一般在5

s以下。3.肖特基二极管（SchottkyBarrierDiode——SBD）是金属-半导体器件。反向恢复时间很短（10~40ns）正向压降小，0.3V左右但目前肖特基二极管反向耐压不高。37讨论要点电力电子器件的基本概念电力电子器件的开关模型与基本特点电力电子器件的作用与分类电力二极管的工作特性电力二极管的主要参数（额定电流）电力二极管的主要类型深度问题

38电力电子器件与信息电子器件如何区分？电力二极管依据什么来分类？本讲总结电力电子装置用于电能变换的。电力电子器件直接承担电能变换或控制的电子器件称为电力电子器件，也称为功率半导体器件。电力电子器件的开关模型是理想模型。电力二极管动态特性中，特别关注反向恢复时间。额定电流的定义。----而管芯发热与有效值直接相关。电力二极管的主要三种类型。

391.3晶闸管及其派生器件1.3.1晶闸管的结构和工作原理

1.3.2晶闸管的基本特性

1.3.3晶闸管的主要特性参数

1.3.4晶闸管的派生器件

1.3.5门极可关断晶闸管GTO40前课事项晶闸管的半导体结构是怎样的？预习检查1.3.1晶闸管的结构和工作原理内部结构如图1-9所示。四层PNPN（P1-N1–P2–N2

）器件。内部三个PN结J1、J2、J3。引出阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端。图1-9晶闸管内部结构晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器（SCR）。1.3.1晶闸管的结构和工作原理简化的内部半导体结构图表示，如图1-10a）所示。电气图形符号如图1-10b）所示。外形有很多类型，螺栓式和平板式如图1-10c）所示。42

a）b）c）图1-10晶闸管的结构与电气图形符号a）结构b）电气图形符号c）外形1.3.1晶闸管的结构和工作原理三极管共基极电流放大倍数

n=IC/IE当IC＝０时，

n＝０随IC增加，

n也增加，IC为某值，

n达最大。随后，

n减小。考虑漏电流IC＝

n

IE＋ICBO43

图1-11共基极电流放大倍数1.3.1晶闸管的结构和工作原理将晶闸管N1层和P1层各分为两部分由PNP型和NPN型两个晶体管的互连如图1-12a）所示。一个晶体管的集电极同时又是另一管的基极状态。44

a）b）图1-12晶闸管的双晶体管模型和工作原理a）双晶体管模型b）工作原理IA＝IE1

IC2＝IB1IK＝IE21.3.1晶闸管的结构和工作原理45按照晶体管工作原理，可列出如下方程：式中

1和

2分别是VT1和VT2的共基极电流增益；ICO是

J2结的反向漏电流。晶闸管的双晶体管的工作原理图（1-5）（1-6）（1-7）（1-8）1.3.1晶闸管的结构和工作原理由以上式（1-5）~（1-8）可得在低发射极电流下

是很小的，电流增大，

迅速增大。阻断：

IG=0，

1+

2很小。流过晶闸管的电流只是漏电流。

开通：AK正向电压时，而且注入触发电流IG，则IK,IC2,IA增加,以致

1+

2趋于1,饱和导通，正反馈过程。46(1-9)1.3.1晶闸管的结构和工作原理导通条件：1）正向的阳极电压；2）正向的门极电流。两者缺一不可。导通后门极失去作用：晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。导通到阻断：阳极电流要小于某个值，方法有二：降低电压包括加反压；改变负载比如增加负载电阻。反向截止：承受反向电压，晶闸管不导通。三种状态：分别为导通状态、正向阻断状态和反向截止状态。471.3.1晶闸管的结构和工作原理一、判断题（表述正确的请在括号中填写“对”，反之，填写“错”）1.晶闸管加反向电压时，如果给门极加足够大的触发电流IG，则晶闸管反向导通。（）二、单选题（将正确答案A、B、C或D填写在括号中）1.对晶闸管的半导体结构描述正确的是：（

）A、晶闸管具有PNP和NPN六层半导体结构。B、晶闸管具有PN或NP这两层半导体结构。C、晶闸管具有PNPN四层半导体结构。D、晶闸管具有PNP或NPN三层半导体结构481.3.2晶闸管的基本特性1．晶闸管的伏安特性（静态特性）

指晶闸管阳极电压和阳极电流

之间的关系。（1）正向特性

图1-13晶闸管的伏安特性当IG=0时，施加正向电压，则晶闸管处于正向阻断状态。491.3.2晶闸管的基本特性如果超过正向转折电压UBO，则漏电流急剧增大，器件开通

（应避免，非正常导通：3种）。门极电流增大，正向转折电压降低。晶闸管通态压降很小，1V左右。

50如果门极电流为零，且阳极电流降至IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。IH称为维持电流。图1-13晶闸管的伏安特性1.3.2晶闸管的基本特性（2）反向伏安特性其伏安特性类似二极管反向特性。

反向时，只有极小的反向漏电流。

51图1-13晶闸管的伏安特性当反向电压到反向击穿电压后，则反向漏电流急剧增大，导致发热损坏。1.3.2晶闸管的基本特性（3）门极伏安特性

门极和阴极间有一个PN结的伏安特性。极限高阻（曲线OD）极限低阻（曲线OG）瞬时功率极限平均功率极限OABCO区域，为不可靠触发区。ABCDEGA为允许可靠触发区。安全可靠触发区为ABCFH52图1-14晶闸管门极伏安特性与可靠触发1.3.2晶闸管的基本特性2.开关特性

(动态特性)晶闸管的开关特性就是晶闸管的动态特性（1）开通过程晶闸管触发后，其阳极电流的增长不可能是瞬时的。

53图1-15晶闸管的开关特性延迟时间td

(0.5~1.5

s)，上升时间tr

(0.5~3

s)，开通时间ton=td+tr1.3.2晶闸管的基本特性（2）关断过程

阳极电流在衰减时必然也是有过渡过程的。反向阻断恢复时间trr

正向阻断恢复时间tgr关断时间tq=trr+tgr关断时间约几百微秒。

在正向阻断恢复时间内应避免施加正向电压，防止重新导通。54图1-15晶闸管的开关特性1.3.3晶闸管的主要特性参数1.晶闸管的电压参数（1）断态不重复峰值电压UDSM（2）断态重复峰值电压UDRM（3）反向不重复峰值电压

URSM（4）反向重复峰值电压

URRM（5）额定电压。2～3倍裕量。（6）通态平均电压

UT。常称管压降。55讨论提纲晶闸管的结构和工作原理。维持晶闸管导通的条件是什么？已处于通态的晶闸管，撤除其驱动电流为什么不能关断，怎样才能使晶闸管由导通变为关断？晶闸管的电压参数。深度问题：56结合数学物理方法，说明导通条件。结合数学物理方法，说明正向电压过高引起误导通。总结晶闸管为4层PNPN半导体结构。晶闸管导通条件与关断条件。晶闸管的基本特性

其动态特性所存在的开通时间、关断时间具有一定的普遍性。晶闸管的电压参数

额定电压以及安全裕量（按峰值计算）。571.3.3晶闸管的主要特性参数2.晶闸管的电流参数（1）额定通态平均电流IT(AV）国标规定通态平均电流为晶闸管在环境温度为40

C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。按发热效应原则。100A的晶闸管最大通过电流有效值为157A。安全裕量1.5~2倍。100A的晶闸管，若考虑2倍安全裕量，允许通过的电流有效值为78.5A。

58预习检查晶闸管派生器件有哪些？1.3.3晶闸管的主要特性参数（2）维持电流IH

维持电流是指使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安。（3）擎住电流IL擎住电流是晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，维持导通所需的最小电流，约为IH的2~4倍。（4）浪涌电流ITSM指由于电路异常情况引起的并不使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。591.3.3晶闸管的主要特性参数3.动态参数

（1）断态电压临界上升率du/dt

规定条件下，不会导致晶闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率。

电压上升率过大，就会使晶闸管误导通。601.3.3晶闸管的主要特性参数（2）通态电流临界上升率di/dt规定条件下，晶闸管能承受而不会导致损坏的最大通态电流上升率。611.3.3晶闸管的主要特性参数4.门极参数（1）门极触发电流IGT与门极触发电压UGT

使晶闸管从从阻断状态转变为导通状态所需的最小门极直流电流即为门极触发电流

。对应的门极直流电压即为门极触发电压

。脉冲触发时，门极电流脉冲幅值可取3-5倍IGT

。（2）门极反向峰值电压

GFM

门极反向峰值电压

是指门极所能承受的最大反向电压，一般不超过10V。621.3.3晶闸管的主要特性参数

例题1-1：图1-16中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，该波形的电流峰值为Im，试计算：1）该波形的电流有效值I与电流平均值

Id为多少？2）如果考虑安全裕量为1.6倍，100A的晶闸管能通过该波形电流最大值

为多少?3）这时，平均电流Id

为多少？63图1-16例题1-2晶闸管导电波形1.3.3晶闸管的主要特性参数解：1）计算波形的电流平均值Id与电流有效值I2）额定电流

IT（AV）=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A，如果考虑安全裕量为1.6倍，则3）这时，平均电流641.3.4晶闸管的派生器件1.快速晶闸管（FST）快速晶闸管的开关时间以及du/dt和di/dt的耐量都有了明显改善；开关损耗小；一般通态电流上升率A/µs，断态电压临界上升率V/µs大；由于工作频率较高，选择快速晶闸管的通态平均电流时不能忽略其开关损耗的发热效应。651.3.4晶闸管的派生器件2.双向晶闸管（TRIAC）可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。在第Ｉ和第III象限有对称的伏安特性。

不用平均值而用有效值来表示其额定电流值。66

a）b）图1-16双向晶闸管a）等效电路b）阳极伏安特性有3个引出端1.3.4晶闸管的派生器件3.逆导晶闸管（RCT）是将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上。具有正向压降小、关断时间短、高温特性好、额定结温高。可用于不需要阻断反向电压的电路中。

67

a）b）图1-17逆导晶闸管a）等效电路b）阳极伏安特性1.3.4晶闸管的派生器件4.光控晶闸管（LTT）利用一定波长的光照信号触发导通。保证了主电路与控制电路之间绝缘。应用在高压大功率的场合。如图所示，光照强度不同，其转折电压亦不同。68图1-20光控晶闸管的伏安特性图1-19光控晶闸管等效电路1.3.4晶闸管的派生器件一、判断题（正确的请在括号中填写“对”，反之，填写“错”）1.晶闸管断态重复峰值电压是指在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在晶闸管上的正向峰值电压，它的值小于晶闸管断态不重复峰值电压。（）二、单选题（将正确答案A、B、C或D填写在括号中）1.关于晶闸管反向特性，下面表述正确的是：（

）A、晶闸管加反向电压时，只要门极电流幅值较大，则晶闸管反向导通。B、晶闸管加反向电压时，只要门极也加反向电压，则晶闸管反向导通。C、晶闸管反向特性类似于二极管的反向特性。D、晶闸管不允许加反向电压，如果加反向电压，立刻击穿。691.3.5

门极可关断晶闸管1.GTO半导体结构门极可关断晶闸管（GateTurnOffThyristor—GTO）的基本结构与SCR相同。具有4层PNPN结构，如图1-21a）所示，电气符号如图1-21b）所示。GTO的内部包含着数百个小GTO单元，各极分别并联在一起。70

图1-21可关断晶闸管的芯片剖面图和电气符号a）芯片剖面图b）电气符号1.3.5

门极可关断晶闸管2.GTO工作原理

GTO的PNPN四层结构可用双晶体管模型分析，见图1-12。

导通机理与SCR相同，GTO的关断机理不同：设计

2较大，使VT2灵敏，易于关断。多元集成结构，P2基区横向电阻小，抽出较大电流。71

a）b）图1-12晶闸管的双晶体管模型和工作原理a）双晶体管模型b）工作原理导通时

1+

2更接近1，临界饱和，有利门极关断。1.3.5

门极可关断晶闸管GTO元阴极面积很小。间距大横向电阻大，间距小横向电阻小。GTO门极电阻小，加负电压可以关断。SCR门极负电压不能过大。721.3.5

门极可关断晶闸管3.GTO的开关特性GTO开通特性。如图1-22所示。与SCR相同。GTO关断特性

储存时间ts

下降时间tf

尾部时间tt

关断时间toff

=ts+tf一般小于2

s，不包括尾部时间，tt比ts要长，注意区别。73图1-22GTO的开通关断特性1.3.5

门极可关断晶闸管4.GTO的几个概念电流关断增益

off最大可关断阳极电流IATO与门极负脉冲电流最大值IGM之比。

off一般很小，只有3～5左右，是主要缺点。GTO类型逆阻GTO，可承受正反向电压，但正向导通压降高，快速性差。逆导型GTO，为感性无功分量提供续流通路。非逆阻GTO，不能承受阳极反压，如有反压，应串联二极管加以保护。74讨论提纲晶闸管的电流参数。晶闸管的派生器件。门极可关断晶闸管GTO制造工艺要求。门极可关断晶闸管GTO关断原理？深度问题：75如果散热条件差，使用的电流会减小吗，为什么？总结晶闸管的额定电流是按最大工频半波平均电流来定义的，而发热基本上仅与电流有效值有关。维持电流与擎住电流与晶闸管导通状态之间的联系常见的晶闸管派生器件有4种（+GTO，5种）GTO的关断机理

其中，横向电阻小与GTO用GTO元组成有关，门极与引出线的距离短。GTO关断时门极反向电流大。作业：1-4、1-6761.4电力晶体管GTR1.4.1GTR的结构和基本特性1.4.2GTR的二次击穿现象与安全工作区77前课重点GTR的工作原理与电子学中的三极管相同吗？预习检查1.4.1GTR的结构和基本特性电力晶体管GTR（GiantTransistor）称巨型晶体管，是双极结型晶体管（BipolarJunctionTransistor），也称PowerBJT。781.GTR的结构和电气符号

GTR与双极结型晶体管基本原理是一样的

。

如图1-23GTR的结构和电气符号。a)PNP型b)NPN型图1-23GTR的结构和电气符号1.4.1GTR的结构和基本特性2.静态特性共发射极接法：截止区、放大区和饱和区三个区域。工作在开关状态--截止区饱和区，但要经过放大区。共发射极电流放大系数10左右，采用达林顿接法。β=ic/iB，考虑漏电流：

ic=βiB+ICEO79图1-24共发射极接法时GTR的静态特性1.4.1GTR的结构和基本特性3.动态特性动态特性主要描述GTR开关过程的瞬态性能。（1）开通过程需要经过延迟时间td和上升时间tr，开通时间ton=tr+td增大iB与diB/dt，可缩短延迟时间与上升时间。80图1-25GTR的开通和关断电流波形1.4.1GTR的结构和基本特性（2）关断过程

需要经过储存时间ts和下降时间tf。二者之和为关断时间toff

=

ts

+

tfGTR开关时间在几微秒以内，比晶闸管和GTO都短很多。81图1-25GTR的开通和关断电流波形1.4.2GTR的主要参数介绍三个GTR的主要参数1.击穿电压

指的是保证GTR在正常工作时不被击穿的外加电压上限。下标O表示发射结开路，X反向电压，S短路，R电阻实际最高工作电压比BUCEO

低。2.集电极最大允许电流

ICM

实际使用时要留有1.5～2倍的裕量。3.集电极最大耗散功率

PCM受结温的限制。82

1.4.3GTR的二次击穿现象与安全工作区1.GTR的二次击穿现象击穿电压BUCEO时，集电极电流迅速增大，雪崩击穿，被称为一次击穿。一次击穿后，Ic增大且突然急剧上升，同时，电压陡然下降，称为二次击穿。二次击穿常常立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变。831.4.3GTR的二次击穿现象与安全工作区84GTR的一次击穿和二次击穿说明CBA1.4.3GTR的二次击穿现象与安全工作区2.安全工作区（SafeOperatingArea——SOA）将不同基极电流下二次击穿的临界点连接起来，构成二次击穿临界线PSB

。最高电压

UCEM，ICM和PCM，二次击穿临界线PSB

，构成SOA。85图1-26GTR的安全工作区可加缓冲电路（下一章），使GTR在SOA内工作。1.4.3GTR的二次击穿现象与安全工作区一、判断题（表述正确的请在括号中填写“对”，反之，填写“错”）1.与普通的双极结型晶体管相比，电力晶体管GTR的耐压低，但允许通过的电流大。（

）二、单选题（将正确答案A、B、C或D填写在括号中）1.关于GTR典型输出特性，下面描述正确的是：（

）A、典型输出特性分三个区：截止区、放大区和非饱和区。B、典型输出特性分三个区：截止区、放大区和饱和区。C、典型输出特性分三个区：截止区、线性区和非饱和区。D、典型输出特性分三个区：截止区、非线性区和饱和区。861.5电力场效应晶体管PowerMOSFET1.5.1电力MOSFET的结构和工作原理

1.5.2电力MOSFET的基本特性1.5.3电力MOSFET的主要参数871.5.1电力MOSFET的结构和工作原理

电力场效应晶体管PowerMOSFET是一种电压控制器件。电力MOSFET的种类、结构和工作原理电力MOSFET的种类按结构分为结型和绝缘栅型。按导电沟道可分为P沟道和N沟道。当栅极电压为零是否存在导电沟道的分为耗尽型与增强型。在电力MOSFET中，主要是N沟道增强型。881.5.1电力MOSFET的结构和工作原理89a）b）图1-27电力MOSFET的结构和电气图形符号a）内部结构断面示意图b）电气图形符号图1-27电力MOSFET的结构和电气图形符号。图1-27的结构分析，多元集成，D为漏极，S为源极，G为栅极，注意N沟道的箭头。1.5.1电力MOSFET的结构和工作原理电力MOSFET的工作原理截止：漏源极间接正电压，栅极和源极间电压为零。A路径PN结J1反偏，漏源极之间无电流。导通：在栅源之间加正电压UGS，大于UT开启电压。90■UGS正电压将下面P区空穴推开，将少子(电子)吸引。图1-27电力MOSFET的结构a）内部结构断面示意图

1.5.1电力MOSFET的结构和工作原理91■使P型半导体反型而成N型半导体。■使PN结J1消失，电力MOSFET导通，见图中的A路径。单极型。体内二极管■从S到D，一个体内二极管。■见B路径，二极管导电路径与B路径箭头方向相反。■相当反并联二极管。图1-27电力MOSFET的结构a）内部结构断面示意图

1.5.2电力MOSFET的基本特性包括静态特性和动态特性921.静态特性包括转移特性和输出特性转移特性指漏极电流ID和栅源间电压UGS的关系。

曲线的斜率被定义MOSFET的跨导Gfs，即图1-28电力MOSFET的转移特性1.5.2电力MOSFET的基本特性93输出特性是MOSFET的漏极伏安特性。有截止区（对应GTR的截止区）、饱和区（对应GTR放大区）、非饱和区（对应GTR饱和区）三个区域。图1-28电力MOSFET的输出特性工作在开关状态，在截止区和非饱和区之间转换。1.5.2电力MOSFET的基本特性2.动态特性开通过程

开通延迟时间td(on)电流上升时间tr开通时间ton=td(on)+tr

94

图1-29电力MOSFET的动态特性波形关断过程

关断延迟td(off)、电流下降tf

关断时间toff

=td(off)+tf

1.5.2电力MOSFET的基本特性3.电力MOSFET的

特点电力MOSFET开关时间在10～100ns之间，是主要电力电子器件中最高的。

电力MOSFET是场控器件，在静态时几乎不需要输入电流。但开关过程中需要对输入电容Cin充放电。开关频率越高，所需要的驱动功率越大。选择合适的

栅极电阻RG减小时间常数，加快开关速度（过小的RG可能会引起漏源电压振荡）。95讨论提纲GTR的结构和基本特性GTR的主要参数（额定电压裕量与电路有关）试述GTR的安全工作区与哪些参数有关？电力MOSFET的结构和工作原理电力MOSFET的基本特性深度问题：96电力MOSFET体内二极管的导通与否与栅极电压有关吗？电力MOSFET也有导通与关断延时时间吗？如何形成的？总结GTR的结构与工作原理与三极管类似。GTR使用时，除最大电流、电压、功率外，还要考虑二次击穿现象。电力MOSFET工作原理中注意P型反型成N型。电力MOSFET工作频率高，原因在于单极型。电力MOSFET是电压型控制器件。电力MOSFET开通时栅极源极要大于门槛电压（开启电压）。作业：1-7971.5.3电力MOSFET的主要参数1.漏源额定电压

UDSUDS是标称电力MOSFET电压定额参数。所能承受的最高电压，使用时留安全裕量。2.漏极额定电流ID和漏极峰值电流

IDMID是指允许通过MOSFET连续直流电流的最大值。IDM指允许通过MOSFET脉冲电流的最大值，它反映了MOSFET瞬时过载能力。3.栅源电压

UGS一般其极限值为±20V。98预习检查IGBT是电压驱动型驱动器件吗？前课重点1.5.3电力MOSFET的主要参数4.极间电容栅源极结电容CGS栅漏极结电容CGD漏源极结电容CDS5.通态电阻

RONRON具有正的温度系数，易于并联使用。有些耐压低的MOSFET通态电阻很小。6.最大耗散功率

PD最大耗散功率表示器件所能承受的最大发热功率。7.跨导gm991.6绝缘栅双极晶体管IGBT1.6.1IGBT的结构和工作原理1.6.2IGBT的基本特性和主要参数1.6.3IGBT的擎住效应和安全工作区1.6.4NPT型IGBT简介1001.6绝缘栅双极晶体管IGBT1983年，RCA公司和GE公司研制出绝缘栅双极晶体管IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor）1986年投入市场集MOSFET和GTR的优点于一身的新型复合器件。成为中小功率电力电子设备的主导器件。目前，株洲中车电力机车研究所可生产高端IGBT1011.6.1IGBT的结构和工作原理IGBT的结构三端器件，具有栅极G、集电极C和发射极E。如图所示，比VDMOSFET多一层P+注入区。从C到E有两个路径，一个路径为PNP。另一个由PNP基区连接MOSFET。102IGBT的结构图1-30IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号1.6.1IGBT的结构和工作原理其电气图形符号b)，简化等效电路如图c)。表明，IGBT是用GTR与MOSFET组成的达林顿结构。IGBT具有很强的通流能力。103图1-30IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号IGBT的结构1.6.1IGBT的结构和工作原理驱动原理IGBT的驱动原理与电力MOSFET基本相同。当栅极与发射极间电压小于UGE(th)，MOSFET内沟道消失。则IGBT关断。104图1-30IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号IGBT的结构1.6.1IGBT的结构和工作原理当

UGE为正且大于开启电压UGE(th)。栅极下的P层表面形成N沟道，形成导通的通道。导通电阻急剧降低（电导调制效应）具有低的通态压降。105图1-30IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号IGBT的结构1.6.2IGBT的基本特性

1.IGBT的基本特性包括静态特性和动态特性。1）静态特性转移特性

指集电极电流IC与栅射电压UGE之间的关系。开启电压UGE(th)是IGBT能实现电导调制而导通最低栅射电压。

106IGBT的转移特性图1-31IGBT的转移特性和输出特性1.6.2IGBT的基本特性输出特性也称伏安特性。以栅射电压为变量时，电流IC与集电压UCE之间的关系。分为三个区域：正向阻断区、有源区和饱和区。主要工作在饱和导通区和正向阻断区。107b）IGBT的输出特性图1-31IGBT的转移特性和输出特性1.6.2IGBT的基本特性2.动态特性开通过程

开通延迟时间td(on)

电流上升时间tri电压下降时间tfv开通ton=td(on)+tri+

tfv

tfv分为tfv1和tfv2两段108IGBT的动态特性图1-32IGBT的动态特性1.6.2IGBT的基本特性关断过程

关断延迟时间td(off)

电压上升时间trv

电流下降时间tfi

关断时间toff=td(off)+trv+tfi

tfi分为tfi1和tfi2两段

PNP的存在，IGBT开关速度低于MOSFET。109IGBT的动态特性图1-32IGBT的动态特性1.6.2IGBT的基本特性一、判断题（表述正确的请在括号中填写“对”，反之，填写“错”）1.绝缘栅双极晶体管相当于是GTR和MOSFET两类器件取长补短结合而成的复合器件。（

）二、单选题（将正确答案A、B、C或D填写在括号中）1.如下所述，下面表述正确的是：（

）A、绝缘栅双极晶体管IGBT是一种复合器件，其开关速度通常比GTR慢。B、绝缘栅双极晶体管IGBT是一种复合器件，其开关速度通常比电力MOSFET更快。C、绝缘栅双极晶体管IGBT是一种复合器件，其开关速度通常比GTR更快。D、绝缘栅双极晶体管IGBT是一种复合器件，控制其开通与关断的驱动电流很大。1101.6.3IGBT的擎住效应和安全工作区2、IGBT的擎住效应和安全工作区1）IGBT的擎住效应除MOSFET和PNP外，内部寄生着一个N-PN+晶体管。111图1-33具有寄生晶体管的IGBTa)IGBT内部结构

b)IGBT等效电路1.6.3IGBT的擎住效应和安全工作区等效电路如图。电流小时，

RE压降小无影响。电流大时，RE产生压降，相当于对J3结施加一个正向偏压。一旦J3开通，电流失控。这种现象称为擎住效应或自锁效应。株洲电力机车所较好解决问题112b)IGBT等效电路图1-33具有寄生晶体管的IGBT1.6.3IGBT的擎住效应和安全工作区2）IGBT安全工作区正向偏置安全工作区（FBSOA）■根据最大集电极电流、最大集射极间电压和最大集电极功耗确定。■与IGBT导通时间长短有关。

113a）FBSOA图1-34IGBT安全工作区15US1.6.3IGBT的擎住效应和安全工作区反向偏置安全工作区(RBSOA)■根据最大集电极电流、最大集射极间电压和最大允许电压上升率dUCE/dt确定。■如图1-34b)所示，dUCE/dt不同，RBSOA也不同。114b）RBSOA图1-34IGBT安全工作区1.6.4NPT型IGBT简介20世纪90年代前期，外延法是生产IGBT（PT型--穿通型）的主导工艺。若采用同质单晶体硅片和扩散注入式工艺的器件，与PT型IGBT相反，故称非穿通型NPT型IGBT。NPT型IGBT，通态压降从小电流开始随工作温度升高而变大，构成正温度系数。NPT型IGBT容易实现并联。NPT芯片并联已经在牵引机车中应用。115讨论提纲电力MOSFET、IGBT的主要参数（电压、电流）。比较两者结构，说明MOSFET开关特性的优点。IGBT有哪些优点？什么是IGBT的擎住现象？NPT型IGBT可以并联使用吗？深度问题：116试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。总结电力MOSFET、IGBT的额定电压安全裕量与电路有关，一般取1.5以上即可。电力MOSFET、IGBT栅极驱动需要正负电压，但小功率MOSFET关断时栅极电压可以为零。电力MOSFET安全工作区域为矩形，IGBT安全工作区域近似于矩形，与导通时间和电压上升率有关。电力MOSFET、IGBT栅极驱动都不能大于20V。NPT型IGBT通态压降为正温度系数，易并联使用。作业：1-9、1-10、1-121171.7其他电力电子器件1.7.1集成门极换流晶闸管IGCT1.7.2基于宽禁带半导体材料的电力电子器件1.7.3智能功率模块与功率集成电路118预习检查智能功率模块与功率集成电路--集成的思路有何不同？前课重点1.7.1集成门极换流晶闸管IGCTIGCT由主开关器件GCT和门极驱动电路集成而成。GCT是IGCT的核心器件。119图1-35GCT截面结构示意图导通：GCT具有PNPN四层半导体结构，双晶体管模型。与GTO相同。关断：门极和阴极反向偏置，门极IG=-IA关断，关断增益等于1。1.7.1集成门极换流晶闸管IGCT关断增益等于1，比GTO还小。但是，GCT芯片与由很多个并联的MOSFET集成，驱动电流并不很大。120a)IGCT导通时的等效电路图b)IGCT关断时的等效电路图图1-36IGCT导通和关断时的等效电路图1.7.1集成门极换流晶闸管IGCT容量与普通GTO相当，但开关速度比普通的GTO快10倍。目前正在与IGBT等新型器件激烈竞争。GTO与IGCT特性比较如表所示。1214.5kV，3kA，d85mmGTOIGCT通态压降（V）3.21.9最大导通

（kA/µs）531kA下导通损耗（kW）2.31.5缓冲电容C（µF）60~3门极驱动功率500Hz（W）8015门极存储电荷（µc）82存储时间（µs）201最大关断（kV/µs）0.5>4表1-3GTO与IGCT特性比较表表中可以看出，IGCT的绝大多数性能指标优于GTO。它的优良性能已经受到人们的青睐，具有广阔应用前景。1.7.2基于宽禁带半导体材料的电力电子器件禁带宽度是指一个能带宽度(单位是电子伏特(eV))。半导体价带中的大量电子都是价键上的电子，称为价电子，不能够导电，即不是载流子。只有当价电子跃迁到导带（即本征激发）而产生出自由电子和自由空穴后，才能够导电。因此，禁带宽度的大小实际上是反映了价电子被束缚强弱程度的一个物理量，本征激发所需最小能量。1221.7.2基于宽禁带半导体材料的电力电子器件123下面的低能量带就叫价带上面的高能量带称为导带

Eg是禁带宽度要导电就要有自由电子本征激发概念1.7.2基于宽禁带半导体材料的电力电子器件禁带宽度为2.0eV～6.0eV的半导体材料被称为宽禁带半导体。常用的宽禁带材料有：碳化硅（SiC）氮化镓（GaN）金刚石（C）用宽禁带材料制造的电力电子器件简要介绍如下：碳化硅（SiC）电力电子器件。碳化硅器件代替硅器件的过程已经开始。现在，二极管、MOSFET、GTO、IGBT、IGCT都已经有对应的碳化硅产品。1241.7.2基于宽禁带半导体材料的电力电子器件氮化镓（GaN）电力电子器件。目前，氮化镓GaN（3.4eV）已经广泛用于LED的生产。金刚石（C）电力电子器件。金刚石的禁带宽度微5.47eV，可以用于制备工作温度很高的器件（远高于上述几种器件）。

主要有金刚石二极管、金刚石场效应晶体管。

随着技术的发展，宽禁带半导体器件已有较多的应用。1251.7.2基于宽禁带半导体材料的电力电子器件一、判断题（表述正确的请在括号中填写“对”，反之，填写“错”）1.IGCT（IntegratedGate-CommutatedThyristor）是集成门极换流晶闸管的英文缩写。（）二、单选题（将正确答案A、B、C或D填写在括号中）1.如下所述，表述正确的是：（

）A、金属的禁带宽度比宽禁带半导体材料窄。B、IGBT与集成门极换流晶闸管复合后的器件简称为IGCT。C、绝缘体的禁带宽度比宽禁带半导体材料窄。D、半导体的禁带宽度比金属的禁带宽度窄。1261.7.3智能功率模块与功率集成电路1.智能功率模块智能功率模块是基于封装集成的思想，通过厚膜技术或薄膜技术形成导体和电阻，连成一体构成模块。智能功率模块（IPM）IPM一般指IGBT智能模块。以IGBT为基本功率开关器件。封装集成为解决高低压电路之间的绝缘问题以及温升和散热的处理提供了有效的思路。1271.7.3智能功率模块与功率集成电路2.功率集成电路PIC将器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自诊断等信息电子电路制作在同一芯片上，称为功率集成电路（PowerIntegratedCircuit——PIC）。

绝缘以及散热方面存在一定的难度，需解决一些技术关键问题。诸如绝缘隔离技术低压控制回路与数百伏输出回路之间电位调整技术散热处理技术等。

128讨论提纲智能功率模块与功率集成电路--集成的思路有何不同？增强栅晶体管IEGT是耐压达4KV以上的IGBT系列电力电子器件，对吗？

IGCT的中文名称叫什么？说出几种基于宽禁带半导体材料的电力电子器件？深度问题：129如果已经设计好驱动、保护等电路，如何制作智能功率模块？（思路）总结智能功率模块与功率集成电路实现集成的思路不同。了解电子注入增强栅晶体管IEGT、MOS控制晶闸管MCT、静电感应晶体管SIT、静电感应晶闸管SITH。集成门极换流晶闸管IGCT应用很多了。基于宽禁带半导体材料的电力电子器件已经表现出良好的性能。新器件还在不断涌现。作业：1-13130本章小结本章介绍了下表中的器件以及智能功率模块（IPM）与功率集成电路（PIC、宽禁带材料器件等各种电力电子开关器件。131按器件开关可控性按驱动信号的类型按器件内部导电载流子的情况不控与半控全控器件电流控制电压控制单极型双极型复合型SRSCRGTOGTRMOSFETIGBTIGCT*SCRGTOGTRMOSFETIGBTIGCT*SBDMOSFETSRSCRGTOGTRIGBTIGCT*本章小结1．按开关器件开通、关断可控性的不同分类可控开关器件按开通、关断可控性的不同分为：不控器件、半控器件和全控器件。2．按控制极驱动信号的类型区分可控开关器件按控制极驱动信号的类型区分为电流控制器件和电压控制器件。电流控制器件的特点有：具有电导调制效应，通态压降低，通态损耗小，但工作频率低。电压控制器件的特点有：控制极输入阻抗高，所需驱动功率小，驱动电路简单，工作频率高。132本章小结3．按控制极驱动信号的波形区分可控开关器件按控制极驱动信号的波形区分为：脉冲控制型器件和电平控制型器件。脉冲控制型器件有SCR和GTO，其它的常用器件都是电平控制型器件。4．按电力电子器件内部导电载流子的情况区分按电力电子器件内部电子和空穴两种载流子参与导电情况，分为单极型器件、双极型器件和复合型器件。单极型器件。

只有一种载流子参与导电的电力电子器件称为单极型器件，电压驱动型全控器件。133本章小结双极型器件。电子和空穴两种载流子均参与导电的电力电子器件称为双极型器件。复合型器件。IGBT、MCT、IEGT、ICGT、SITH等都是复合型电力电子器件。是电压驱动型全控器件。目前已广泛应用的开关器件中电压、电流额定值最高的电力电子开关器件是SCR。其余依次是GTO、IGCT、IEGT、IGBT、GTR，最小的是P-MOSFET。134本章小结允许工作频率最高的电力电子开关器件是P-MOSFET.其余依次是IGBT、GTR、IEGT和IGCT、GTO，最低的是SCR。智能功率模块与功率集成电路方便了使用。降低系统成本，减轻重量，缩小体积，把寄生电感减小到几乎为零，大大提高了可靠性。随着宽禁带半导体材料与制造水平的提升，新材料功率器件今后必将对电力电子技术产生革命性的影响。135第2章电力电子器件的使用问题

2.1电力电子器件的驱动电路

2.2电力电子器件的保护

2.3电力电子器件的串联和并联使用

本章小结136前课重点电气隔离有哪几种方法？预习检查2.1电力电子器件的驱动电路驱动电路的电气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离。光电耦合有普通、高速和高传输比三种类型，如下图2-1所示：输入为高电平时，输出为低电平。

a)b)c)

磁隔离的元件通常是脉冲变压器。137图2-1光电耦合器的类型及接法a)普通型b)高速型c)高传输比型

2.1电力电子器件的驱动电路

2.1.1晶闸管触发电路

2.1.2

大功率晶体管的基极驱动电路

2.1.3

电力MOSFET的栅极驱动电路

2.1.4IGBT的门极驱动电路1382.1.1晶闸管触发电路1.晶闸管触发电路的要求如图2-2。应有足够大的功率。应同步及移相范围。足够宽度，且前沿要陡。应能产生强触发脉冲。电气隔离。139t3大于550µs，t1小于1µs。IM达到3～5倍IGT。图2-2理想的晶闸管触发脉冲电流波形I为1.5～2倍IGT。2.1.1晶闸管触发电路如图2-3a）所示。当输入为高电平,

VT1截止，无驱动；当输入为低电平，VT1导通，驱动SCR。140图2-3a）光电隔离的晶闸管触发电路2.电气隔离的晶闸管触发电路2.1.1晶闸管触发电路如图2-3b）。VT2、VT3构成放大环节。输入高电平--VT2、VT3导通，输出脉冲。输入低电平--VD1、R3续流，TR激磁电流降为零，防饱和。141图2-3b）磁耦合隔离的晶闸管驱动电路几个元件的作用R1R2R3VD2VD3R42.1.1晶闸管触发电路如图2-3c）。VC2>VC1。输入低电平--C1上电压高。输入高电平--

C1电压降到VC1循环。142图2-3C）改进磁耦合隔离的晶闸管驱动电路2.1.1晶闸管触发电路一、判断题（表述正确的请在括号中填写“对”，反之，填写“错”）1.驱动电路的电气隔离分为光隔离、磁隔离2种。（

）二、单选题（将正确答案A、B、C或D填写在括号中）1．如下所述，关于晶闸管触发电路的输出脉冲，表述正确的是哪个？（

）A、触发脉冲瞬时功率不得大于平均功率定额。B、触发脉冲宽度应使晶闸管可靠导通，触发脉冲应有足够的宽度与幅度。C、触发脉冲宽度无要求，触发脉冲应有足够的幅度。D、触发脉冲应有足够的幅度，触发脉冲宽度无要求。1432.1.3大功率晶体管的基极驱动电路

GTR对基极驱动一般要求如下：前沿上升时间应小于1µs；开通时，较大的基极驱动电流，并应处于准饱和导通状态；关断时，一定的灌电流能力，关断后，应负偏压。理想的电流波形如图2-13。144图2-13理想GTR基极驱动电流波形2.1.3大功率晶体管的基极驱动电路如图2-5。基极电流IB能自动适应IC的变化。ui正偏，VE、VT1通，K输出高，VT导通。145图2-5a)实用GTR驱动电路IB过大时，VD2有电流，防止VT过饱和。

VD2贝克钳位二极管。ui零偏，VE、VT1断，输出低，VT关断。HJK2.1.3大功率晶体管的基极驱动电路如图2-5b)。M点电压计算。146图2-5b)改进的实用GTR驱动电路饱和压降变化可调整。GTR集成驱动UAA4002。与SCR、GTO等驱动比较。MGTR驱动SCR驱动GTO驱动电平脉冲脉冲（理论）电平（实际）2.1.4电力MOSFET的栅极驱动电路

电力MOSFET是电压驱动型器件。驱动电路的一般要求有：具有较小的输出电阻；开通时，栅源极驱动电压一般取10～15V；关断时，一般加负驱动电压；在栅极串入一只低值电阻可以减小寄生振荡。147图2-15理想的电力MOSFET驱动电压电流波形图2-15为理想的电力MOSFET驱动电压电流波形。2.1.4电力MOSFET的栅极驱动电路如下图2-17所示。反向输入端零伏左右同向输入决定输出电平148图2-17MOSFET驱动电路ui为0时，A输出低电平，VT3导通MOSFET关断。

ui为