《新能源汽车电力电子技术》电子教案 项目三任务5绝缘栅双极晶体管的认知与检测

《新能源汽车电力电子技术》教案PAGEPAGE1课题绝缘栅双极晶体管的认知与检测教学目标能力目标1、会判断IGBT的极性；2、能对IGBT进行检测。；3、能判断IGBT的好坏。知识目标1、掌握绝缘栅双极晶体管的结构和作用；2、掌握绝缘栅双极晶体管的工作原理和参数；3、了解绝缘栅双极晶体管的应用。素质目标1、培养学生独立学习、获取知识能力；2、树立交流沟通、团队协作的意识；3、培养学生认真扎实、发展创新能力。教学重点绝缘栅双极晶体管的结构和作用教学难点缘栅双极晶体管的工作原理和参数教学准备投影仪、IGBT等器件实物课型理实一体课授课课时2课时教学过程教学内容教学方法与手段时间一、导入清点人数、组织秩序，并导入项目课程。复习提问：晶闸管的概念和结构？晶闸管又称可控硅整流器，早期被称为可控硅，是最早出现的电力电子器件之一，属于半控型电力电子器件。晶闸管是一种4层半导体、3个PN结的三端大功率电力电子器件。晶闸管两种主要的封装结构，即螺栓型和平板型。讲授法；多媒体课件1分钟二、教学实施1、资讯1.IGBT的作用绝缘栅双极型晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor）,简称IGBT，是由BJT（双极型三极管）和MOSFET（绝缘栅型场效应管）组合而成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，综合了电力晶体管(GiantTransistor-GTR)和电力场效应晶体管(PowerMOSFET)的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合用于600V以上的交流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域，在新能源汽车充电桩中也有重要的应用。2.IGBT的结构图(a)所示为一个N沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，N+区称为源区，附于其上的电极称为源极（即发射极E）。P+区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极（即门极）。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P型区(包括P+和P-区)(沟道在该区域形成)，称为亚沟道区(Subchannelregion)。而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区(Draininjector)，它是IGBT特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极（即集电极C）。图(b)所示为IGBT的等效电路。IGBT是一个具有BJT的输出导通特性，但却像MOSFET是电压控制之元件，在许多高电压交换应用场合是一个非常好的选择。图(c)显示一个常用的电路符号，它类似一个BJT符号。3.IGBT的工作原理N沟型的IGBT工作是通过栅极-发射极间加阀值电压UT以上的(正)电压，在栅极电极正下方的P层上形成反型层(沟道)，开始从发射极电极下的N-层注入电子。该电子为PNP晶体管的少数载流子，从集电极衬底P+层开始流入空穴，进行电导率调制(双极工作)，所以可以降低集电极-发射极间饱和电压。在发射极电极侧形成NPN寄生晶体管。若NPN寄生晶体管工作，又变成PNPN晶闸管。电流继续流动，直到输出侧停止供给电流。通过输出信号已不能进行控制。一般将这种状态称为闭锁状态。为了抑制NPN寄生晶体管的工作IGBT采用尽量缩小PNP晶体管的电流放大系数α作为解决闭锁的措施。具体地来说，PNP晶体管的电流放大系数α设计为0.5以下。IGBT的闭锁电流IL为额定电流(直流)的3倍以上。IGBT的驱动原理与功率MOSFET基本相同，通断由栅射极电压UGE决定。讲授法、情景教学法；多媒体课件、实物演示8分钟2、初步训练布置任务：会检测IGBT的好坏；分组讨论，小组交流：学生分成两组，依据布置的任务制定出项目实施计划，确定工作步骤和顺序，并进行交流。IGBT好坏的检测lGBT的的3只引脚依次为控制极G、集电极C、发射极E，如下图将万用表调至欧姆档的10K挡，用红表笔接C极，黑表笔接G极，停留3秒左右，松开表笔（作用：利用万用表欧姆档电流触发IGBT）如图1：松开表笔后，将万用表立即调至欧姆档的1K档，用红表笔接E极，黑表笔接C极，这个时候，正常情况下，指针会偏转到底，如图2图1触发图2通路然后用表笔或其他方式短接C，E极（也就是放电），如图3，再用红表笔接E极，黑表笔接C极，这个时候，万用表的指针是不偏转的，也就是说C，E极是截止的。如图4图3短接图4截止注意图中的红，黑表笔，以及万用表的指针偏转情况。如果不是以上情况，那么IGBT是有异常的或坏了。讨论法、演示法；实物8分钟3、强化训练IGBT极性判断对IGBT进行检测时，应选用指针式万用表。首先将万用表拨到R×1KΩ档，用万用表测量各极之间的阻值，若某一极与其它两极阻值为无穷大，调换表笔后该极与其它两极的阻值仍为无穷大，则此极为栅极（G）。再用万用表测量其余两极之间的阻值，若测得阻值为无穷大，调换表笔后阻值较小，当测量阻值较小时，红表笔接触的为集电极（C），黑表笔接触的为发射极（E）。项目教学法；讨论法；5分钟4、项目检查对学生完成的任务工单结果给予检查，且将检测结果与标准检测值对比。检查作业工单完成情况。项目教学法；实物演示6分钟5、总结评价对学生的表现和操作结果进行评价项目教学法；成果展示3分钟6、项目考核学生根据操作成果，自评、互评。评价标准考评项目自我评价小组评价教师评价劳动纪律（10分）工位整理（10分）工单考评（20分）工具使用（10分）任务方案（10分）实施过程（30分）讲授法3分钟7、课后作业思考题：举例说明汽车电路哪些