电力电子技术器件的分类
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电力电子技术中的开关器件有哪些电力电子技术是指利用电力器件进行能量转换和信号处理的技术领域。
开关器件在电力电子技术中起着至关重要的作用,它们具有开关能力,可以控制电路通断,实现能量转换和信号处理功能。
在电力电子技术中常用的开关器件包括晶体管、功率MOSFET、IGBT和二极管等。
下面将分别介绍这些开关器件的工作原理和应用。
一、晶体管晶体管是一种基于半导体材料的开关器件,分为NPN型和PNP型两种。
晶体管工作的基本原理是通过控制输入信号的电流或电压,来控制输出信号的增益和功率。
晶体管具有高速开关和放大功能,广泛应用于电力电子技术中的各种电路中,如放大器、振荡器、计算机逻辑电路等。
二、功率MOSFET功率MOSFET是一种金属氧化物半导体场效应管,具有低电阻、高开关速度和低功耗等特点。
功率MOSFET的工作原理是通过控制栅极电压来改变沟道中的电阻,从而实现对信号的放大或开关控制。
功率MOSFET广泛应用于直流-直流转换器、交流-直流变换器、电机驱动器等电力电子系统中。
三、IGBTIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种集晶体管和MOSFET于一体的开关器件。
它结合了晶体管和MOSFET的优点,具有高电压承受能力和低导通压降的特点。
IGBT的工作原理是通过控制栅极电压来控制基极和集电极之间的结,实现对电流的开关和放大。
IGBT广泛应用于交流电机驱动、电网功率变换、无线电发射器等领域。
四、二极管二极管是一种最简单的开关器件,它由P型和N型半导体材料组成。
二极管具有电压导通和整流功效,其工作原理是通过施加正向电压,使电流从P区域流向N区域,实现通断控制。
二极管广泛应用于电源、整流、保护电路等。
以上是电力电子技术中常见的开关器件,它们的工作原理和应用领域各有特点,通过合理选择和配置,可以实现各种电力电子系统的功能和性能要求。
在实际应用中,需要根据具体需求和设计条件来选择合适的开关器件,以提高系统效率、稳定性和可靠性。
电⼒电⼦技术的主要内容1电⼒电⼦技术的主要内容将电⼦技术和控制技术引⼊传统的电⼒技术领域,利⽤半导体电⼒开关器件组成各种电⼒变换电路实现电能的变换和控制称为电⼒电⼦技术。
电⼒电⼦技术主要包括电⼒电⼦器件、变流电路和控制技术三个部分,其中电⼒电⼦技术是基础,变流电路是电⼒电⼦技术的核⼼。
主要研究电⼒电⼦器件的应⽤、电⼒电⼦电路的电能变换原理以及控制技术及电⼒电⼦装置的开发与应⽤。
1、电⼒电⼦器件1.1电⼒电⼦器件是指可直接⽤于主电路中实现电能变换或控制的电⼦器件,它是电⼦器件的⼀⼤分⽀,能承受⾼电压和⼤电流,是弱电控制强电的纽带。
1.2电⼒电⼦器件的分类1.2.1按可控性分类根据控制信号对器件控制程度可将电⼒电⼦器件分为三类:(1)不可控器件,不能⽤控制信号来控制其导通、关断的电⼒电⼦器件,如电⼒⼆极管。
(2)半控型器件,能⽤控制信号控制其导通,但不能控制其关断的电⼒电⼦器件称为半控型器件,主要有晶闸管及其⼤部分派⽣器件(GTO除外)。
(3)全控型器件,能⽤控制信号控制其导通,⼜能控制其关断的电⼒电⼦器件称为半控型器件,⼜称为⾃关断器件。
如绝缘栅双极晶体管(IGBT)和电⼒场效应晶体管(P-MOSFET)等。
1.2.2按驱动信号类型分类(1)电流驱动型,通过控制极注⼊或抽出电流来实现导通或关断控制的。
如门极可关断晶闸管(GTO)、电⼒晶体管(GTR)。
(2)电压驱动型,通过在控制端和公共端之间加⼀定的电压信号就能实现导通或关断控制的,如电⼒场效应晶体管(P-MOSFET)、集成门集换流晶闸管(IGCT)。
1.2.3按器件内部载流⼦参与导电情况分类(1)单极型器件,由⼀种载流⼦参与导电的器件,如电⼒场效应晶体管(P-MOSFET)、静电感应晶体管(SIT)。
(2)双极型器件,由电⼦和空⽳两种载流⼦参与导电的器件,如电⼒晶体管(GTR)、静电感应晶闸管(SITH)、MOS控制晶闸管(MCT)。
1.3常⽤电⼒电⼦器件1.3.1电⼒⼆极管具有⼀个PN结和阳极A、阴极K的两层两端半导体器件。
绪论(introduction)电力电子技术介绍一、电力电子技术的概念电力电子技术:以电力为对象的电子技术称为电力电子技术(Power electronics), 包括电力电子器件、变流电路和控制电路三个部分,是电力、电子、控制三大电气工程技术领域之间的交叉学科。
电力电子技术能实现对电流、电压频率和相位等基本参数的精确控制和高效处理二、电力电子技术发展:经历了三个时代:整流器时代、逆变器时代和变频器时代(一)电力电子器件分类1、按开特性分为:(1)、半控型:只能控制其导通不能控制其关断,叫半控型。
(2)、全控型:既能控制其导通也能控制其关断,叫全控型。
2、按参与导电的载流子分(1)、单极:凡由一种载流子参与导电的称为单极型器件。
(2)、双极:凡由电子和空穴两种载流子参与导电的称为双极型器件。
(3)、三极:由单极型和双极型两种器件组成的复合期间称为混合型器件。
3、按控制极信号不同(1)、电流控制型:是通过控制极注入或抽出电流的方式来实现对器件导通和关断的控制。
(2)、电压控制型:是利用场控原理控制的电力电子器件,其导通和关断是由控制极上的电压信号控制的,控制电流极小。
(二)电力电子技术发展1整流器时代:AC/DC2逆变器时代:DC/AC3变频器时代三、现代电子的应用领域1、开关电源技术一次电源:在通信领域中,通常将整流器称为一次电源;二次电源:将直流—直流(DC/DC)变换器称为二次电源;2、DC/DC变换器DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压(直流斩波);3、UPS不间断电源是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。
4变频器电源(应用于交流电机变频调速)5、高频逆变式整流焊极电源高频逆变式整流焊机电源是一种性能、高效、省材的新型焊机电源,代表可当今焊机电源的发展方向。
6、大功率开关型高压直流电源大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT 机等大型设备7、电力有源滤波器习题:一、名词解释1、可控整流:AC/DC 把不变的交流电压变换成可调的直流电压2、有源逆变:DC/AC 把直流电压变换成与交流电网同频率的交流电并将直流电能回馈给交流电网3、交流调压:AC/AC 把不变的交流电压变成电压有效值可调的交流电压4、无源逆变(逆变器):AC/DC/AC 把电网的交流电变换成频率和幅值均可调的交流电供给负载通常是先将电网的交流电变换成直流电,然后再变换成电压频率均可调的交流电。
电力电子简答题汇总问题1:电力电子器件是如何定义和分类的?答:电力电子器件是指可直接用于处理电能的主电路中,实现电能变换或控制的电子器件。
电力电子器件的分类:按照器件能够被控制的程度分类:半控型、全控型、不控型按照驱动电路信号的性质分类:电流驱动型、电压驱动型按照内部导电机理:单极型、双极型、复合型根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间有效信号的波形,可分为脉冲触发型和电平控制型。
问题2:同处理信息的电子器件相比,电力电子器件的特点是什么?解答:①能处理电功率的大小,即承受电压和电流的能力,是最重要的参数。
其处理电功率的能力大多都远大于处理信息的电子器件。
②电力电子器件一般都工作在开关状态。
③由信息电子电路来控制,需要驱动电路。
问题3:使晶闸管导通的条件是什么?解答:两个条件缺一不可:(1)晶闸管阳极与阴极之间施加正向阳极电压。
(2)晶闸管门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。
问题4: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?解答:维持晶闸管导通的条件是流过晶闸管的电流大于维持电流。
欲使之关断,只需将流过晶间管的电流减小到其维持电流以下,可采用阳极电压反向、减小阳极电压或增大回路阻抗等方式。
问题5: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?解答:GTO能够通过门极关断的原因是其与普通晶闸管有如下区别:设计α2较大,使晶体管V2控制灵敏,易于关断GTO。
导通时α1+α2更接近1,导通时接近临界饱和,有利门极控制关断,但导通时管压降增大。
多元集成结构,使得P2基区横向电阻很小,能从门极抽出较大电流。
问题6:试说明IGBT、GTR、GTO和电力MOSFET各自的优缺点。
解答:GTR的容量中等,工作频率一般在10kHz以下,所需驱动功率较大,耐压高,电流大,开关特性好,。
GTO:容量大,但驱动复杂,速度低,电流关断增益很小,功耗达,效率较低。
第一章电力电子技术是应用于电力领域的电子技术,也就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
电子技术包括信息技术和电力电子技术两大分支。
电力电子器件:半控器件:晶闸管( SCR)、门极可关断晶闸管(GTO)。
全控器件:电力晶体管(GTR)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、电力场效应晶体管(电力MOSFET)。
不可控器件:电力二极管(整流二极管)电力电子器件的分类:按照驱动电路信号的性质,分为两类:电流驱动型:晶闸管SCR、门极可关断晶闸管GTO、电力晶体管 GTR电压驱动型:电力场效应晶体管MOSFET、绝缘栅双极晶体管IGBT按照器件内部参与导电的情况分为两类:单极型器件:电力MOSFET双极型器件:电力二极管、晶闸管SCR、门极可关断晶闸管GTO、电力晶体管 GTR混合型器件:绝缘栅双极晶体管IGBT晶闸管正常工作时的特性:承受反向电压时,不论门极是否有触发电流,晶闸管都不会导通。
承受正向电压时,仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。
晶闸管一旦导通,门极就失去控制作用。
若要使已导通的晶闸管关断,只能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。
关断时间大于晶闸管的电路换向关断时间,才能可靠关断。
GTO能够通过门极关断的原因是其与普通晶闸管有如下区别:设计α2较大,使晶体管V2控制灵敏,易于GTO关断。
导通时接近临界饱和,有利门极控制关断,但导通时管压降增大。
多元集成结构,使得P2基区横向电阻很小,能从门极抽出较大电流。
晶闸管非正常导通的几种情况:阳极电压升高至相当高的数值照成雪崩现象;阳极电压上升率过高;结温较高;光直接照射硅片,即光触发;第二章单向可控整流电路:单向半波可控整流电路:A电阻负载:相关概念:从晶闸管开始承受正向阳极电压起到施加触发脉冲止的电角度,用α表示,也称触发角或控制角。
晶闸管在一个电源周期中处于通态的电角度,用θ表示。
θπα=-通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大小的方式称为相位控制方式,简称相控方式。
电力电子技术知识点自己总结电力电子技术知识是现代电子工程技术中非常重要的一个分支,它涵盖了广泛的领域,包括电力电子电路、功率半导体器件、数字控制技术、电力传输、节能技术等多个方面。
下面,我将根据自己的经验,为大家总结一些电力电子技术知识点,希望对大家的学习有所帮助。
1.功率半导体器件功率半导体器件是电力电子技术的核心,在电力电子电路中扮演着非常重要的角色。
常见的功率半导体器件有MOSFET、IGBT、二极管等。
MOSFET具有独特的低电阻、高开关速度、无反向恢复能力等特点,在逆变器、转换器等电路中被广泛应用。
IGBT则是介于MOSFET和普通开关二极管之间的半导体器件,具有高电压、大电流能力、可控制等优点,被广泛用于交流变直流、直流变交流等电力电子应用中。
2.电力电子电路电力电子电路是电力电子技术研究的核心内容,常见的电力电子电路有整流器、逆变器、升压转换器、降压转换器等多个类型。
整流器可以将交流电转换为直流电,逆变器可以将直流电转换为交流电,升压转换器可以将电压升高,降压转换器可以将电压降低。
这些电力电子电路在电力电子技术应用中发挥着至关重要的作用。
3.数字控制技术数字控制技术在电力电子技术中有着非常广泛的应用,它主要是指使用微处理器、单片机等数字化器件控制电力电子电路的开关,实现从电源到负载的实时控制。
数字控制技术能够实现电压、电流、功率等的精确控制,提高设备的性能和可靠性,同时还能实现通讯、监测等功能。
4.电力传输电力传输是电力电子技术的另一个重要领域,其主要目的是将电能从发电站向终端用户传输。
电力传输可以通过输电线路、变电站等多种方式实现,其中电力电子技术在电力传输中的作用愈发重要。
电力传输中的电力损耗和电压降都是需要解决的问题,而在电力电子技术中有着多种方法能够有效地降低电量损耗和电压降低问题。
5.节能技术节能技术是当前社会非常重要的关键词之一,也是电力电子技术所追求的目标之一。
在电力电子技术中,节能技术通常是指降低设备的能耗,减少能源浪费。
电力电子技术中常见的功率器件有哪些电力电子技术是指利用电子器件与电力电路相结合,实现电能变换控制的技术领域。
在电力电子系统中,功率器件扮演着至关重要的角色,用于实现电能的调节、变换和传输。
本文将介绍电力电子技术中常见的功率器件。
1. 硅控整流器(SCR)硅控整流器(Silicon Controlled Rectifier,SCR)是一种能控制电流的功率器件。
它广泛应用于电力电子系统中的交流至直流变换、电能变流控制等方面。
SCR具有自保持性能和高电流承受能力,适用于高功率和高电流的应用。
2. 二极管二极管(Diode)是一种最简单的功率器件,用于无源器件或有源器件的整流与反向阻断。
它具有单向导电特性,常用于电源电路、整流电路和开关电源中。
3. MOSFET金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)是一种控制型功率器件。
它具有低电压控制、低输入电阻和高频特性等优势。
在交流变直流电源、逆变器以及开关电源等领域中得到广泛应用。
4. IGBT绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)是一种开关型功率器件。
它综合了MOSFET和晶闸管(GTR)的特点,既具有MOSFET的低电压控制特性,又具有GTR的高电流承受能力。
IGBT广泛应用于电力传动、逆变器和调压器等领域。
5. GTO门极可控晶闸管(Gate Turn-Off Thyristor,GTO)是一种可控硅器件。
它具有GTR的高电流承受能力和SCR的高电压承受能力,能够承受大功率的电流和电压。
GTO在高电流和高压应用领域具有重要地位,如电力传动、变频调速等。
6. 可控硅可控硅(Thyristor)是一种具有双向触发、单向导通的功率器件。
它适用于交流电的控制和变换,广泛应用于电力电子变频调速、电机起动控制等领域。
1.1不可控器件电力二极管功率二极管是开通与关断均不可控的半导体开关器件,其电压、电流定额较大,也称为半导体电力二极管。
1.2功率二极管的结构和工作原理与普通二极管相比,工作原理和特性相似,具有单向导电性。
在面积较大的PN 结上加装引线以及封装形成,主要有螺栓式和平板式。
1.3功率二极管的基本特征1) 静态特性主要指其伏安特性1.门槛电压U TO,正向电流I F开始明显增加所对应的电压。
2.与I F对应的电力二极管两端的电压即为其正向电压降U F。
3.承受反向电压时,只有微小而数值恒定的反向漏电流。
2) 动态特性功率二极管通态和断态之间转换过程的开关特性。
1.二极管正向偏置形成内部PN结的扩散电容。
此时突加反向电压,二极管并不能立即关断。
当结电容上的电荷复合掉以后,二极管才能恢复反向阻断能力,进入截止状态。
2.二极管处于反向偏置状态突加正向电压时,也需要一定的时间,才会有正向电流流过,称为正向恢复时间。
1.4功率二极管的主要参数1.额定正向平均电流I F(AV)——在规定的管壳温度和散热条件下,功率二极管长期运行时允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
2.反向重复峰值电压U RRM——功率二极管反向所能承受的重复施加的最高峰值电压。
3.正向管压降U F——功率二极管在规定的壳温和正向电流下工作对应的正向导通压降。
4.最高允许结温T jM——结温(T j)是管芯PN结的平均温度,最高允许结温(T jM)是PN结正常工作时所能承受的最高平均温度。
1.5功率二极管的主要类型1) 普通二极管(General Purpose Diode ) 又称整流二极管(Rectifier Diode )多用于开关频率不高(1kHz 以下)的整流电路其反向恢复时间较长正向电流定额和反向电压定额可以达到很高2) 快恢复二极管(Fast Recovery Diode ——FRD )简称快速二极管 快恢复外延二极管(Fast Recovery Epitaxial Diodes ——FRED ),其t rr 更短(可低于50ns ), U F 也很低(0.9V 左右),但其反向耐压多在1200V 以下。
从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。
前者t rr 为数百纳秒或更长,后者则在100ns 以下,甚至达到20~30ns 。
3. 肖特基二极管以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖特基势垒二极管(Schottky Barrier Diode ——SBD )。
反向恢复时间很短(10~40ns )多用于200V 以下。
2.1半控型器件晶闸管普通晶闸管也称做硅可控整流器(Silicon Controlled Rectifer ,SCR )。
它是一种半控型开关器件,工作频率较低,是目前电压、电流定额最大的电力电子开关器件。
2.2晶闸管的结构与工作原理外形有螺栓型和平板型两种封装。
有三个连接端。
螺栓型封装,通常螺栓是其阳极,能与散热器紧密联接且安装方便。
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
晶闸管导通的原理可用晶体管模型解释,由图得:式中α1和α2分别是晶体管V 1和V 2的共基极电流增益;I CBO1和I CBO2分别是V 1和V 2的共基极漏电流。
由以上式可得 :在低发射极电流下α 是很小的,而当发射极电流建立起来之后,α 会迅速增大(形成强烈正反馈所致)。
阻断状态:I G =0,(α1+α2)很小,I A ≈I C0,晶闸管处于正向阻断状态。
开通状态:随I G 增加,晶体管的发射极电流增大,以致(α1+α2)趋近于1的话,阳极电流I A 将趋近于无穷大,实现饱和导通。
I A 实际由外电路决定。
111CBO A c I I I +=α222CBO K c I I I +=α21c c A I I I +=GA K I I I +=)(121CBO2CBO1G 2A ααα+-++=I I I I2.3晶闸管的基本特性1.开关特性:1)开通过程:延迟时间t d (0.5~1.5μs)上升时间t r (0.5~3μs) 开通时间t gt以上两者之和。
2)关断过程:反向阻断恢复时间t rr 正向阻断恢复时间t gr 关断时间t q以上两者之和t q=t rr+t gr普通晶闸管的关断时间约几百微秒2.静态特性:1)正向特性:IG=0时,器件两端施加正向电压,只有很小的正向漏电流,为正向阻断状态。
正向电压超过正向转折电压UBO,则漏电流急剧增大,器件开通。
随着门极电流幅值的增大,正向转折电压降低。
2)反向特性:反向特性类似二极管的反向特性。
反向阻断状态时,只有极小的反相漏电流流过。
当反向电压达到反向击穿电压后,可能导致晶闸管发热损坏。
3.晶闸管正常工作时的特性:承受反向电压时,不论门极是否有触发电流,晶闸管都不会导通。
承受正向电压时,仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。
晶闸管一旦导通,门极就失去控制作用。
要使晶闸管关断,只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。
2.4晶闸管的主要参数1.电压定额:断态重复峰值电压U DRM——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U RRM——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。
通态(峰值)电压U T——晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。
2. 电流定额:通态平均电流I T(AV)——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。
维持电流I H——使晶闸管维持导通所必需的最小电流。
擎住电流I L ——晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后,能维持导通所需的最小电流。
对同一晶闸管来说,通常I L约为I H的2~4倍。
浪涌电流I TSM——指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。
3.动态参数:除开通时间t gt和关断时间t q外,还有:断态电压临界上升率d u/d t,通态电流临界上升率d i/d2.5晶闸管的派生器件1.快速晶闸管:有快速晶闸管和高频晶闸管。
开关时间以及d u/d t和d i/d t耐量都有明显改善。
普通晶闸管关断时间数百微秒,快速晶闸管数十微秒,高频晶闸管10μs左右。
高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高。
由于工作频率较高,不能忽略其开关损耗的发热效应。
2.双向晶闸管:可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。
有两个主电极T1和T2,一个门极G。
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。
3. 逆导晶闸管:将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。
具有正向压降小、关断时间短、高温特性好、额定结温高等优点。
4. 光控晶闸管:又称光触发晶闸管,是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。
光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘,且可避免电磁干扰的影响。
因此目前用在高压大功率的场合。
3.1全控型器件门极可关断晶闸管(GTO)晶闸管派生器件,采用多元集成结构使工作频率大大提高,可以通过门极加正脉冲信号控制开通,也可以通过门极加负脉冲信号控制关断,属于全控型器件。
3.2门极可关断晶闸管的结构和工作原理与普通晶闸管基本相同,和普通晶闸管的不同点为GTO内部是由数百个共阳极的小GTO元并联而成,它们的门极和阴极分别并联在一起,属于多元集成器件。
工作原理:GTO导通过程与普通晶闸管一样,内部具有正反馈过程。
导通后,即使去掉门极触发信号,管子仍能维持导通状态。
GTO开通后可以通过门极加负脉冲实现关断,这和普通晶闸管有着本质的不同。
3.3门极可关断晶闸管的基本特性GTO的动态特性:开通过程:与普通晶闸管相同关断过程:与普通晶闸管有所不同储存时间t s,使等效晶体管退出饱和。
下降时间t f 。
通常t f比t s小得多,而t t比t s要长。
门极负脉冲电流幅值越大,t s越短。
GTO的特点:GTO导通过程与普通晶闸管一样,只是导通时饱和程度较浅。
GTO 关断过程中有强烈正反馈使器件退出饱和而关断。
多元集成结构还使GTO比普通晶闸管开通过程快,承受d i/d t能力强。
3.4门极可关断晶闸管的主要参数1.最大可关断阳极电流IATO:它受额定工作结温的限制,用通态平均电流来定义2. 关断增益βoff:βoff是表征GTO关断能力的参数,其值一般为3∼8。
随温度升高,关断增益下降。
这是GTO的一个主要缺点。
3. 阳极尖峰电压UP:U P过高会导致GTO失效。
4. 静态du/dt:静态du/dt过高时,GTO中结电容流过较大的位移电流会使GTO 误导通。
5. 动态du/dt:过高的动态du/dt会使瞬时关断功耗过大,可关断阳极电流下降,严重时造成GTO过电压,导致器件损坏。
6. 阳极电流上升率di/dt:di/dt过大会导致开通瞬间GTO阴极区电流局部过大,开通损耗增加,局部发热高损坏器件。
应用时可采用串联缓冲电路限制。
4.1电力晶体管(GTR)GTR的电流是由自由电子和空穴两种载流子运动形成,属于双极型晶体管。
其特点为双极型,电流驱动,有电导调制效应,通流能力很强,开关速度较低,所需驱动功率大,驱动电路复杂。
在中、小功率范围内取代晶闸管,但目前又大多被IGBT和电力MOSFET取代。
4.2电力晶体管的结构和工作原理由三层半导体材料构成,有NPN和PNP两种类型。
结构上可以看作是多个晶体管单元的并联。
主要特性是耐压高、电流大、开关特性好。
GTR必须有连续的基极驱动电流才能维持导通,基极电流消失,管子自动关断,属于电流控制型的全控型开关器件。
4.3电力晶体管的基本特性1.静态特性:共发射极接法时的典型输出特性:截止区、放大区和饱和区。
在电力电子电路中GTR工作在开关状态。
在开关过程中,即在截止区和饱和区之间过渡时,要经过放大区。
2.动态特性:开通过程:延迟时间td和上升时间tr,二者之和为开通时间ton。
关断过程:储存时间ts和下降时间tf,二者之和为关断时间toff ,GTR的开关时间在几微秒以内,比晶闸管和GTO都短很多。
4.4电力晶体管的主要参数1.最高工作电压:GTR上电压超过规定值时会发生击穿。
击穿电压不仅和晶体管本身特性有关,还与外电路接法有关。
2. 集电极最大允许电流IcM:通常规定为h FE下降到规定值的1/2~1/3时所对应的I c 。
实际使用时要留有裕量,只能用到I cM的一半或稍多一点。
3. 集电极最大耗散功率PcM:最高工作温度下允许的耗散功率。
5.1电力场效应晶体管(电力MOSFET)由金属、氧化物和半导体材料复合构成,是一种单极型电压控制器件,具有自关断能力。
开关时间在10~100ns之间,工作频率可达100kHz以上,是主要电力电子器件中最高的。