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电力电子第2章—晶闸管—全控型器件

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电力电子技术第2章器件2_SCR

电力电子技术第2章器件2_SCR

无法控制关断，半
a) 双晶体管模型 b) 工作原理
控型器件。
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电力电子技术第2章器件2_SCR
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理
定量分析：
•（1-1）
•（1-2）
•（1-3）
•（1-4）
式中1和2分别是晶体管V1和
V2的共基极电流增益；ICBO1和 ICBO2分别是V1和V2的共基极 漏电流。由以上式可得 ：
• 例：某晶闸管实际承担电流波形有效值为400A，则可 选额定电流为400/1.57=255A,考虑裕量，实际选额 定电流为500A的晶闸管。
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电力电子技术第2章器件2_SCR
晶闸管的主要参数
•3）动态参数
除开通时间tgt和关断时间tq外，还有：
断态电压临界上升率du/dt
——指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通 态转换的外加电压最大上升率。
• 关断： ➢ 电流低于维持电
流。 ➢ 阳极电压反极性。
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电力电子技术第2章器件2_SCR
2.3.3 晶闸管的主要参数
•1）电压定额
断态重复峰值电压UDRM
——在门极断路而结温为额定值时，允
许重复加在器件上的正向峰值电压。
反向重复峰值电压URRM
——在门极断路而结温为额定值时，允 许重复加在器件上的反向峰值电压。
图2-7 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理
•（1-5）
a) 双晶体管模型 b) 工作原理
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电力电子技术第2章器件2_SCR
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理
阻断状态：IG=0，1+2很小。流过晶闸管的漏电流稍

第2章 晶闸管相控整流电路

第2章 晶闸管相控整流电路

2. 基本数量关系
(1) 直流输出电压平均值Ud与输出电流平均值Id

直流输出电压平均值Ud :
1 p 2U 2 1 cos a 1 cos a Ud 2U 2 sin wtdwt 0.45U 2 2π a π 2 2

输出电流平均值Id :
Ud U 2 1 cos a Id 0.45 R R 2
载的电流可以突变。
e)
0
wt
图2-1 单相半波可控整流电路 （电阻性负载）及波形
T
VT
u
1
u 2
uVT
i d u d R
图2-1 单相半波可控整流电路及波形
b)
u 2 0 u g
0
c)
wt
1
p
2p
wt wt
d)
u d
e)
0 a
uVT
q
wt
0
wt
在分析电路工作过程之前先假设以下几点：


开关元件是理想的，即开关元件（晶闸管）导通时，通态 压降为零，关断时电阻为无穷大。 变压器是理想的，即变压器漏电抗为零，绕组的电阻为零， 励磁电流为零。 触发角α ：从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加 导通角θ ：晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度 称为导通角，用θ表示 。两者关系为 α＋θ=π。 移相与移相范围 （1）移相:是指改变触发脉冲ug出现的时刻，即改变控制 角的大小。 （2）移相范围:是指改变触发脉冲ug的移相范围，它决定 了输出电压大小的变化范围。
第一节
一、电阻性负载
单相半波相控整流电路
T α) u u VT u
1 2
id
VT
u
d

《电力电子技术》第2章 电力电子器件

《电力电子技术》第2章 电力电子器件
电力电子器件是基础 电能进行变换和控制是核心
2/89
上节课内容回顾
• 二、电力电子器件
1、概念：是指可直接用于处理电能的主电路中，实现 电能的变换或控制的电子器件。
2、特性：大功率、开关特性、驱动电路、损耗大，加散热
3、组成：主电路、控制电路、检测电路。。。。
4、分类：
1）控制程度：不控器件、半控器件、全控器件
12/89
2.1.3 电力电子器件的分类
■按照载流子参与导电的情况 ◆单极型器件 ☞由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。 ◆复合型器件 ☞由单极型器件和双极型器件集成混合而成， 也称混合型器件。
13/89
2.1.4 本章内容和学习要点
■本章内容 ◆按照不可控器件、半控型器件、典型全控型器件和其 它新型器件的顺序，分别介绍各种电力电子器件的工作 原理、基本特性、主要参数以及选择和使用中应注意的 一些问题。
检测
控
电路
制
保护
电
电路
路
驱动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
电路
V1 LR
V2
主电路
电气隔离
图2-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成
10/89
2.1.3 电力电子器件的分类
■按照能够被控制电路信号所控制的程度 ◆半控型器件 ☞主要是指晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件。 ☞器件的关断完全是由其在主电路中承受的电压和电 流决定的。 ◆全控型器件 ☞目前最常用的是 IGBT和Power MOSFET。 ☞通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关 断。 ◆不可控器件 ☞电力二极管（Power Diode） ☞不能用控制信号来控制其通断。
■学习要点 ◆最重要的是掌握其基本特性。 ◆掌握电力电子器件的型号命名法，以及其参数和特性 曲线的使用方法。 ◆了解电力电子器件的半导体物理结构和基本工作原理。 ◆了解某些主电路中对其它电路元件的特殊要求。

电力电子技术第五版课后习题及答案

电力电子技术第五版课后习题及答案

电力电子技术第五版课后习题及答案第二章电力电子器件2-1 与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。

2.电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也称漂移区。

低掺杂N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。

2-2. 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。

或：uAK>0且uGK>0。

2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。

要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。

2-4 图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为Im π4π4π25π4a)b)c)图1-43图2-27 晶闸管导电波形解：a) I d1=π21⎰ππωω4)(sin t td I m =π2m I (122+)≈0.2717 I m I 1=⎰ππωωπ42)()sin (21t d t I m =2m I π2143+≈0.4767 I m b) I d2 =π1⎰ππωω4)(sin t td I m =πm I (122+)≈0.5434 I m I 2 =⎰ππωωπ42)()sin (1t d t I m =22m I π2143+≈0.6741I m c) I d3=π21⎰20)(πωt d I m =41 I m I 3 =⎰202)(21πωπt d I m =21 I m 2-5 上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶闸管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少？这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少?解：额定电流I T(AV) =100A 的晶闸管，允许的电流有效值I =157A ，由上题计算结果知a) I m1≈4767.0I ≈329.35，I d1≈0.2717 I m1≈89.482 / 16 b) I m2≈6741.0I ≈232.90,I d2≈0.5434 I m2≈126.56 c) I m3=2 I = 314,I d3=41I m3=78.5 2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能?答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益a1和a2，由普通晶阐管的分析可得,a1+a2=1是器件临界导通的条件。

2电力电子器件(3)-全控型器件

2电力电子器件(3)-全控型器件

2.4.1 门极可关断晶闸管
门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor, GTO）
➢晶闸管的一种派生器件;
➢可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断;
➢GTO的电压、电流容量较大，与普通晶闸管接 近，因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多 的应用
➢兆瓦以上首选，制造水平6kA/6kV。
2、GTO的工作原理
（1）开通过程
GTO 也 可 等 效 成 两 个 晶 体 管 P1N1P2 和 N1P2N2 互 连，GTO与晶闸管最大区别就是导通后回路增益 α1+α2数值不同，其中α1和α2分别为P1N1P2和N1P2N2 的共基极电流放大倍数。晶闸管的回路增益α1+α2 常 为 1.15左 右 ， 而 GTO的 α1+α2 非 常 接 近 1。 因 而 GTO处于临界饱和状态。这为门极负脉冲关断阳极 电流提供有利条件。
2.4.2 电力晶体管
GTR的类型 目前常用的GTR有单管、达林顿管和模块三种类型。 单管GTR基本型。
单管GTR的电流放大系数很小，通常为10左右。
2.4.2 电力晶体管
达林顿GTR 达林顿结构的GTR是由两个或多个晶体管复合
而成。
优点：达林顿结构的GTR 电流放大倍数很大，可 以达到几十至几千倍。
2.4 典型全控型器件
20世纪80年代以来，信息电子技术与电力电子技 术在各自发展的基础上相结合——高频化、全控 型、采用集成电路制造工艺的电力电子器件，从 而将电力电子技术又带入了一个崭新时代
典型代表——门极可关断晶闸管、电力晶体管、 电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管
门极可关断晶闸管——在晶闸管问世后不久出现
（2）关断过程
当GTO已处于导通状态时，对门极加负的关 断脉冲，形成负的IG，相当于将IC1的电流抽出， 使晶体管N1P2N2的基极电流减小，使IC2和IK随之 减小，IC2减小又使IA和IC1减小，这是一个正反馈 过程。当IC2和IC1的减小使α1+α2<1时，等效晶体 管N1P2N2和P1N1P2退出饱和，GTO不满足维持导 通条件，阳极电流下降到零而关断。

电力电子技术_洪乃刚_第二章电力电子器件

电力电子技术_洪乃刚_第二章电力电子器件

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2、晶闸管的电流参数 通态平均电流和额定电流 通态平均电流IAV国际规 定是在环境温度为40°C和在规定冷却条件下，稳定结 温不超过额定结温时，晶闸管允许流过的最大正弦半 波电流的平均值。晶闸管以通态平均电流标定为额定 电流。 当通过晶闸管的电流不是正弦半波时，选择额定 电流就需要将实际通过晶闸管电流的有效值IT折算为 正弦半波电流的平均值，其折算过程如下： 通过晶闸管正弦半波电流的平均值 ：
晶闸管开通和关断过程
晶闸管在受反向电压关断时，反向阻断恢复时间 trr，正向电压阻断能力恢复的这段时间称为正向阻断 恢复时间tgr，晶闸管的关断时间toff=trr+tgr，约为 数百微秒。 （2）dv/dt和di/dt限制 晶闸管在断态时，如果加在阳极上的正向电压上 升率dv/dt很大会使晶闸管误导通，因此，对晶闸管正 向电压的dv/dt需要作一定的限制。 晶闸管在导通过程中，如果电流上升率di/dt很 大 会引起局部结面过热使晶闸管烧坏，因此，在晶闸 管导通过程中对di/dt也要有一定的限制。
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二、电力二极管的伏安特性
当施加在二极管上的正向电压大于UTO 时， 二极管导通。当二极管受反向电压时，二极管仅 有很小的反向漏电流（也称反向饱和电流）。
二极管的伏安特性
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三、电力二极管的主要参数
A、额定电压 B、额定电流 C、结温
电力二极管实物图
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A、电力二极管的额定电压 反向重复峰值电压和额定电压： 额定电压即是能够反复施加在二极管上，二极 管不会被击穿的最高反向重复峰值电压URRM，该电压 一般是击穿电压UB的2/3。在使用中额定电压一般取 二极管在电路中可能承受的最高反向电压（在交流 电路中是交流电压峰值），并增加一定的安全裕量。

电力电子技术 第2章 器件2_SCR

2.3
半控器件—晶闸管 引言 半控器件—晶闸管·引言
晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流 晶闸管 器（Silicon Controlled Rectifier——SCR）
1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管。 1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。 1958年商业化。 开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代。 20世纪80年代以来，开始被全控型器件取代。 能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量 的场合具有重要地位。
1-5
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理
定量分析： 定量分析：
I c 1 = α 1 I A + I CBO 1
I c 2 = α 2 I K + I CBO 2
（1-1） （1-2） （1-3） （1-4）
I K = I A + IG
I A = I c1 + I c 2
式中α1和α2分别是晶体管V1和 V2的共基极电流增益；ICBO1和 ICBO2分别是V1和V2的共基极 漏电流。由以上式可得 ：
1-2
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理
常用晶闸管的结构
螺栓型晶闸管
晶闸管模块
平板型晶闸管外形及结构
1-3
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理
1、结构：PNPN四层半导体 结构，三个PN结。 2、P1引出阳极A、N2引出阴 极K、P2引出门极K； 3、外加电压，晶闸管工作状 态。
图2-7 晶闸管的双晶体管模型
IA =
α 2 I G + I CBO1 + I CBO2
1 − (α 1 + α 2 )
（1-5）
图2-7 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

电力电子技术第二章全控型器件驱动与保护

三、电压型全控型器件的驱动 1. 功率场效应晶体管(MOSFET)的驱动 （3）驱动电路实例
-电力电子技术-
9
自关断器件
浙江大学电气工程学院
三、电压型全控型器件的驱动 1. 功率场效应晶体管(MOSFET)的驱动
（4）专用驱动集成电路 IR21xx系列，IR2101、IR2110、2130等
-电力电子技术-
电容电压不突变，Uce 上升慢 R：限制GTR开通时电容放电 VD：GTR关断时将R短路
（b）开通吸收电路：又称为di/dt抑制电路，用于抑制器件开 通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。
LS：使iC上升慢 RS：GTR关断后，续流电流下降 VD：GTR通时，隔离RS旁路作用
19
自关断器件
17
自关断器件
浙江大学电气工程学院
-电力电子技术-
2) 关断过程 电感作用，IC维持，直至Uce → UCC, VDF通，Ic才下降。
解决方法∶ 错开高电压、大电流出现时刻 采用缓冲电路（snubber circuit）， 又称吸收电路来实现
18
自关断器件
浙江大学电气工程学院
-电力电子技术-
（a）关断吸收电路：又称为du/dt抑制电路，用于吸收器件的 关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗。
浙江大学电气工程学院
-电力电子技术-
（c）复合吸收电路：关断缓冲电路和开通缓冲电路结合 在一起
LS， Rs， VD 组成开通吸收电路
RS，VD，CS组成关断吸收电路
20
自关断器件
浙江大学电气工程学院
2. IGBT的保护 措施：
1）检测过流信号，切断栅极控制信号 2）吸收电路抑制过电压，限制 duce

电力电子第2章 全控型电力电子器件b z


24/89
GTR、GTO、电力 MOSFET 和 IGBT 的特点比较表 器件 简称 GTR 名称 电力晶 体管 电气 符号 端子名 称 基极 优 点 缺 点
GTO
门极可 关断晶 闸管
1 3 2
电力场 P-MO 效应晶 SFET 体管 绝缘栅 IGBT 双极晶 体管
1 3 2
1
3
2
耐压高，电流大，开关特性 开关速度低，为电流驱动， 集电极 好，通流能力强，饱和压降 所需驱动功率大，驱动电路 低 复杂，存在二次击穿问题 发射极 阳极 电流关断增益很小，关断时 电压、电流容量大，适用于 门极负脉冲电流大，开关速 阴极 大功率场合，具有电导调制 度低，驱动功率大，驱动电 效应，其通流能力很强 路复杂，开关频率低 门极 漏极 开关速度快，输入阻抗高， 电流容量小，耐压低，一般 热稳定性好，所需驱动功率 只适用于功率不超过 10kW 源极 小且驱动电路简单，工作频 的电力电子装置 栅极 率高，不存在二次击穿问题 开关速度高，开关损耗小， 集电极 具有耐脉冲 电流冲 击的能 开 关 速 度 低 于 电 力 发射极 力，通态压降较低，输入阻 MOSFET,电压， 电流容量不 栅极 抗高，为电压驱动，驱动功 及 GTO，存在擎住效应 率小
漏源电压增加时， 漏极电流相应增加； 作为开关器件应用时， 应工作在该区域
截止区
UDS /V
UGS＜UGS(th)
雪崩区
无反向阻断能力
图2-21 电力MOSFET输出特性
UDS 过高
2)电力MOSFET的基本特征
2.转移特征
ID /A
D +
50 40 30 20 10 0 2
Tc=25o
Tc=125o
消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。

电力电子技术第2至第8章作业答案

第2至第8章作业第2章 电力电子器件1. 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流〔脉冲〕。

或：U AK >0且U GK >0。

2. 维持晶闸管导通的条件是什么？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。

3. 怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。

4. 图1中阴影局部为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。

πππ4π4π25π4a)b)c)图1-43图1 晶闸管导电波形7. 晶闸管的触发脉冲需要满足哪些条件？答：〔1〕触发信号应有足够的功率。

〔2〕触发脉冲应有一定的宽度，脉冲前沿尽可能陡，使元件在触发导通后，阳极电流能迅速上升超过掣住电流而维持导通。

第3章整流电路1. 单相半波可控整流电路对电感负载供电，L＝20mH，U2＝100V，求当α＝0°和60°时的负载电流I d，并画出u d与i d波形。

2．单相桥式全控整流电路，U2＝100V，负载中R＝2Ω，L值极大，当α＝30°时，要求：①作出u d、i d、和i2的波形；②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次电流有效值I2；③考虑平安裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

3．单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中R=2Ω，L值极大，反电势E=60V，当a=30°时，要求：①作出u d、i d和i2的波形；②求整流输出平均电压U d、电流I d，变压器二次侧电流有效值I2；③考虑平安裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

4．单相桥式半控整流电路，电阻性负载，画出整流二极管在一周内承受的电压波形。

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+
反型区
多子导电，少子 不参与导电！
+
内部集成寄生二极管
19
没有电导调制效应，N漂移区不能太厚，通态 电阻较大，耐压不高， 一般1000V以下!
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阀值电压
2、工作原理
导通条件：漏源电压为正，栅源电压大于开启电压。即：uDS>0，uGS>uT.
关断条件：(漏源极电压为正)，栅源极电压小于开启电压。即uGS<uT.
A A P1 N1 G P2 N2 K a) b) N1 P2 IA V1 G IG S EG Ic1 NPN PNP Ic2 V2 IK K R EA
晶闸管？
8
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--电力电子技术--
二、工作特性
1、特点
1）门极可以控制开通，也可以控制关断； ----全控型 流控型器件 脉冲控制型 2）开通条件：正向阳极电压，正向门极电压； 关断条件：门极加负脉冲（不能通过门极电流为零来关断） 3）开关速度及di/dt承受能力高于晶闸管 4）单向导电性。 2、静态特性 伏安特性同晶闸管
普通晶体管结构
GTR结构
符号
2、工作原理 同普通的双极结型晶体管
13
3、电气符号
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二、工作特性
1、特点 1）基极可以控制开通，也可以控制关断； ----全控型 流控型器件 电平控制型 2）开通条件：正向集射极电压，正向基极电流； 关断条件：基极加负脉冲 3）开关频率较高、动态性 能好、功耗较小、控制方便。 阻断能力差、瞬态过电压及 过载能力差。 2、静态特性 截止区，饱和区，放大区。
漏源极加反压，为二极管特性!
3、电气符号
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二、工作特性
1、特点
1）栅极可以控制开通，也可以控制关断； ----全控型 电压控制型器件 电平控制型
2）导通条件：正向漏源电压，正向栅源电压；
关断条件： 栅源电压小于开启电压。 3)驱动功率小，开关速度高，无二次击穿，安全工作区宽。 4)单极型电压驱动，输入阻抗高，热稳定性好。
导通条件：集射电压大于零，栅射电压大于开启电压uth；
关断条件：栅射电压小于开启电压。 3、电气符号
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二、工作特性
1 、特点
1）栅极可以控制开通，也可以控制关断；
----全控型
电压控制型器件
电平控制型
2）开通条件：正向集射极电压，正向栅射极电压； 关断条件：栅射极电压小于开启电压。 3)驱动功率小，开关速度高于晶闸管、GTO器件，低于MOSFET器件。 无二次击穿，安全工作区宽
3、最大可关断阳极电流IATO GTO通过负脉冲能够关断的最大阳极电流。它是 GTO的额定电流。 4、电流关断增益β 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。
一般很小，5~10。若1000A的GTO，门极负脉冲电流峰值为 200~100A，很大，这是GTO的缺点。 Back
1、结构
IGBT为三端四层器件。由MOSFET和双极性晶体管组合而成。即在 MOSFET的N+层上再加一层P型区。分N沟道IGBT，记为N-IGBT；和P沟 道IGBT，记为P-IGBT。
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2、工作原理
RN为晶体管基
区内的调制电 阻
电导调制效应！
3)动态特性 开通时间： ton=td（on）+tri+tfv
关断延迟
为多数载流子器件，没有存储效应，没有电流拖尾问题，开关时间短约20ns。 电压上升
关断时间： toff=td(off)+trv+tfi
开通延迟 电流上升+UE 电压下降
RL iD Rs up
电流下降
RG uGS R F
iD
uGSP：非饱和栅压。
1、结构： 多元集成元件，放射门极结构。它可以等效成多个小GTO元 的集成(并联)---可实现门极控制关断。 对比晶闸管：中央门极结构
7
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2、工作原理 与普通晶闸管相同，可采用双晶体管模型分析。开关速 度高于普通晶闸管，di/dt承受能力大于晶闸管。 3、电气符号
O 图1-16
14
饱和区
Ic
放大区 ib 3 ib 2 ib 1 ib 1<ib 2<ib 3 Uce
截止区
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3、动态特性 开通时间： ton=td+tr
ib 90%Ib 1 10%Ib 1 0
Ib 1
td：延迟时间； tr：集电极电流上升时间；
关断时间： toff=ts+tf
2、静态特性
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5、漏源通态电阻RDS(on) 该参数是在栅源间施加一定电压 （10-15V）时，漏源间的导通电阻。它直接影响器件的通 态压降及损耗，它还与驱动电压及结温有关。它具有正的 温度系数，使得MOSFET并联运行较为容易。
6、极间电容 MOSFET的三个电极之间分别为存在极间电 容CGS、 CGD 、 CDS。
2）关断过程：
关断时间: toff=ts+tf+tt
i
G
存储时间ts :IA—0.9IA
下降时间tf: 0.9IA—0.1IA 拖尾时间tt:远大ts
i
O 抽取饱和导通时储存 的大量载流子的时间
t
A
t
d
t
r
t
s
t
f
t
t
I
A A
90% I
10% I
A
0
t
0
t
1
t
2
t
3
t
4
t
5
t
6
t
门极负脉冲电流幅值越大，前沿越陡。抽走存储载流子 的速度越快，ts越小。若使门极负脉冲的后沿缓慢衰减， 在tt阶段仍能保持适当的负电压，则tt越小。
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4、二次击穿与安全工作区 1） 一次击穿
集射极电压升至某一值时，集电极电 流迅速增大，产生雪崩击穿，此时集电极 电流不超过允许电流，称一次击穿。即： AB段。
U ce U ceo , ic
2） 二次击穿
一次击穿后，无限流措施，集电极电流继续 增大到某值，集射极电压陡然下降，产生局部 过热击穿，称二次击穿，元件损坏 。
t Ib 2 to n to ff Ics ts tf
ic 90%Ics
td tr
ts：存储时间1
t2
t3
t4
t5
t
基本无拖尾时间----开关速度快，开关时间在几 图1-17 us以内，在80年代是主要的功率控制器件。
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晶闸管的误触发
1、断态电压临界上升率 du/dt
额定结温和门极开路，使元件断→通的最小电压上升率 UAK < UB0， J2的位移电流Ic流过J3相当于Ig， Ic足够大时会误导通！
2、通态电流临界上升率 di/dt
规定条件下，晶闸管能承受而无损害的最大通 态电流上升率。
di/dt过大→晶闸管刚一开通，很大电流集中在门 极附近小区域内，局部过热而损坏晶闸管
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2、工作特性 1）静态特性
伏安特性(输出特性）
反映漏源电压与漏极电流之间的关系。
截止区，饱和区，非饱和区
开关状态在截止区与非饱和区间来回转换
2)转移特性
表示栅源电压与漏极电流ID之间的关系
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§2.4.2 电力晶体管GTR (Giant Transistor—Power BJT) 一、结构与工作原理
Bipolar junction transistor 1、结构 由至少两个晶体管按达林顿接法组成单元，同GTO 一样采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成。
2.4 半控、全控型器件
Full-controlled Devices
主讲：孙向东、伍文俊 、宁耀斌
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目录 晶闸管补充内容
门极可关断晶闸管 电力晶体管 电力MOSFET 绝缘栅双极晶体管
电力电子器件总结
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7、安全工作区 漏源极间的耐压、漏极最大允许电流和最大耗散功 率决定了电力MOSFET的安全工作区。不存在二次击穿 问题！
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§2.4.4 绝缘栅双极晶体管IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor)
一、结构与工作原理
U ce仍 ，iC 达C点
3）二次击穿临界线
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4） 安全工作区 安全工作区SOA(Safe Operation Area)是指在输出特 性曲线图上GTR能够安全运行的电流、电压的极限范围。
Ic
最高电压UceM、 集电极最大电流IcM、 最大耗散功率PcM、 二次击穿临界线限定。