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第5章 电力晶体管GTR

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电力电子试题及答案及电力电子器件及其驱动电路实验报告

电力电子试题及答案及电力电子器件及其驱动电路实验报告
考试试卷( 3 )卷
一、填空题：（本题共7小题，每空1分，共20分）
1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：
电力晶体管GTR；可关断晶闸管GTO；功率场效应晶体管MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT；IGBT是MOSFET和GTR的复合管。
2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的触发功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。
ton=1.8us，ts=1.8us，tf=1.2us
（2）电阻、电感性负载时的开关特性测试
除了将主回器部分由电阻负载改为电阻、电感性负载以外（即将“1”与“22”断开而将“2”与“22”相连)，其余接线与测试方法同上。
ton=2.1us，ts=10.0us，tf=2.5us
2．不同基极电流时的开关特性测试
2．不同基极电流时的开关特性测试。
3．有与没有基极反压时的开关过程比较。
4．并联冲电路性能测试。
5．串联冲电路性能测试。
6．二极管的反向恢复特性测试。
三．实验线路
四．实验设备和仪器
1．MCL-07电力电子实验箱中的GTR与PWM波形发生器部分
2．双踪示波器
3．万用表
4．教学实验台主控制屏
五．实验方法
GTR ：1
PWM：1
GTR：6
PWM：2
GTR：3
GTR：5
GTR：9
GTR：7
GTR：8
GTR：11
GTR：18
主回路：4
GTR：15
GTR：16
GTR：19
GTR：29
GTR：21
GTR：22
主回路：1
用示波器观察，基极驱动信号ib（“19”与“18”之间）及集电极电流ic（“21”与“18”之间）波形，记录开通时间ton，存贮时间ts、下降时间tf。

电力晶体管PPT课件

电力晶体管PPT课件
第14页/共46页
2.3.3 GTO晶闸管的特性 1．阳极伏安特性 GTO晶闸管的阳极伏安特性与普通晶闸管相似。如
图2.8所示。
图2.8 GTO晶闸管的阳极伏安特性
第15页/共46页
2．GTO晶闸管的动态特性 图2.9给出了GTO晶闸管开通和关断过程中门极电流
和阳极电流的波形。
图2.9 GTO晶闸管的开通和关断过程电流波形
时所消耗的功率，它受结温限制，其大小由集电结 工作电压和集电极电流的乘积决定。 (5)开通时间ton。包括延迟时间td和上升时间tr。 (6)关断时间toff。包括存储时间ts和下降时间tf。
第19页/共46页
2.4.3 二次击穿现象 当集电极电压UCE逐渐增加到某一数值时，集电结的
反向电流IC急剧增加，出现击穿现象。首次出现的击 穿现象称为一次击穿，这种击穿是正常的雪崩击穿。 这一击穿可用外接串联电阻的方法加以控制，只要适 当限制晶体管的电流(或功耗)，流过集电结的反向电流 就不会太大，如果进入击穿区的时间不长，一般不会 引起GTR的特性变坏。但是，一次击穿后若继续增大 偏压UCE，而外接限流电阻又不变，反向电流IC将继续 增大，此时若GTR仍在工作，GTR将迅速出现大电流 ，并在极短的时间使器件内出现明显的电流集中和过 热点。电流急剧增长，此现象便称为二次击穿。一旦 发生二次击穿，轻者使GTR电压降低、特性变差，重 者使集电结和发射结熔通，使晶体管被永久性损坏。
2.1.1 结构与伏安特性 1．结构
电力二极管的内部结 构也是一个PN结，其 面积较大，电力二极管 引出两个极，分别称为 阳极A和阴极K。如图 2.1所示
第1极和阴极间的电压和流过管子的电流
之间的关系称为伏安特性，如图2.2所示。当从零逐渐 增大二极管的正向电压时，开始阳极电流很小，这

电力电子技术

电力电子技术

电力电子技术复习题填空题1.标出下面元件的简称：电力晶体管GTR；可关断晶闸管GTO；功率场效应晶体管MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT ；IGBT是MOSFET 和GTR的复合管。

2.晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。

3.多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。

4.在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波。

5.型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压为 800V伏、额定有效电流为100A。

°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。

7.当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会下降；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、正反向漏电流会增加。

8.常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。

（写出四种即可）9.普通晶闸管内部有两个 PN结，外部有三个电极，分别是阳极A 、阴极K 和门极G 。

10.晶闸管在其阳极与阴极之间加上正向电压的同时，门极上加上触发电压，晶闸管就导通。

11.晶闸管的工作状态有正向阻断状态，正向导通状态和反向阻断状态。

12.当增大晶闸管可控整流的控制角α，负载上得到的直流电压平均值会减小。

13.晶体管触发电路的同步电压一般有正弦波同步电压和锯齿波电压。

14.按负载的性质不同，晶闸管可控整流电路的负载分为电阻性负载，电感性负载和反电动势负载三大类。

15.双向晶闸管的触发方式有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ＋、Ⅲ-四种16.在有环流逆变系统中，环流指的是只流经逆变电源、逆变桥而不流经负载的电流。

环流可在电路中加电抗器来限制。

为了减小环流一般采控用控制角α大于β的工作方式。

17.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差120°。

电力电子实验报告

电力电子实验报告

电力电子实验报告学院名称电气信息学院专业班级电气自动化03班学号学生姓名指导教师实验一电力晶体管(GTR)驱动电路研究一．实验目的1．掌握GTR对基极驱动电路的要求2．掌握一个实用驱动电路的工作原理与调试方法二．实验内容1．连接实验线路组成一个实用驱动电路2．PWM波形发生器频率与占空比测试3．光耦合器输入、输出延时时间与电流传输比测试4．贝克箝位电路性能测试5．过流保护电路性能测试三．实验线路四．实验设备和仪器1．MCL-07电力电子实验箱2．双踪示波器3．万用表4．教学实验台主控制屏五．实验方法1．检查面板上所有开关是否均置于断开位置2．PWM波形发生器频率与占空比测试（1）开关S1、S2打向“通”，将脉冲占空比调节电位器RP顺时针旋到底，用示波器观察1和2点间的PWM波形，即可测量脉冲宽度、幅度与脉冲周期，并计算出频率f与占空比D当S2通，RP右旋时：当S2断，RP右旋时：当S2通，RP左旋时：当S2断，RP左旋时：（2）将电位器RP左旋到底，测出f与D。

（3）将开关S2打向“断”，测出这时的f与D。

（4）电位器RP顺时针旋到底，测出这时的f与D。

（5）将S2打在“断”位置，然后调节RP，使占空比D=0.2左右。

3．光耦合器特性测试（1）输入电阻为R1=1.6K 时的开门，关门延时时间测试a．将GTR单元的输入“1”与“6”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再分别连接GTR单元的“3”与“5”，“9”与“7”及“6”与“11”，即按照以下表格的说明连线。

b．GTR单元的开关S1合向“”，用双踪示波器观察输入“1”与“6”及输出“7”与“11”之间波形，记录开门时间ton（含延迟时间td和下降时间tf）以及关门时间toff（含储存时间ts和上升时间tr）对应的图为：（2）输入电阻为R2=150 时的开门，关门延时时间测试将GTR单元的“3”与“5”断开，并连接“4”与“5”，调节电位器RP顺时针旋到底（使RP短接），其余同上，记录开门、关门时间。

电力电子考试题库(附含答案解析)

电力电子考试题库(附含答案解析)

一、填空（每空1分）1、请在正确的空格内标出下面元件的简称：电力晶体管GTR；图形符号为；可关断晶闸管GTO；图形符号为；功率场效应晶体管MOSFET；图形符号为；绝缘栅双极型晶体管IGBT ；图形符号为；IGBT是MOSFET 和GTR的复合管。

2、晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。

3、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。

4、在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波。

5、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压为800V伏、额定有效电流为100A。

6、180°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120º导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。

7、当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会下降；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、正反向漏电流会增加。

8、在有环流逆变系统中，环流指的是只流经逆变电源、逆变桥而不流经负载的电流。

环流可在电路中加电抗器来限制。

为了减小环流一般采控用控制角α大于β的工作方式。

9、常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。

（写出四种即可）10、双向晶闸管的触发方式有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ＋、Ⅲ- 四种。

11、双向晶闸管的触发方式有：I+ 触发：第一阳极T1接正电压，第二阳极T2接负电压；门极G接正电压，T2接负电压。

I- 触发：第一阳极T1接正电压，第二阳极T2接负电压；门极G接负电压，T2接正电压。

Ⅲ+触发：第一阳极T1接负电压，第二阳极T2接正电压；门极G接正电压，T2接负电压。

Ⅲ-触发：第一阳极T1接负电压，第二阳极T2接正电压；门极G接负电压，T2接正电压。

12、由晶闸管构成的逆变器换流方式有负载换流和强迫（脉冲）换流。

1.2门极可关断晶闸管GTO 4.2 大功率晶体管GTR

1.2门极可关断晶闸管GTO 4.2 大功率晶体管GTR

直流负载线
9
2. GTO的特定参数
1． 最大可关断阳极电流IATO
IATO也是GTO的额定电流。 GTO的阳极电流 IA过大时，管子饱和加深，
导致门极关断失败，因此，GTO必须规定一个最
大可关断阳极电流IATO，也就是管子的铭牌电流。
IATO与管子电压上升率、工作频率、反向门极电
流峰值和缓冲电路参数有关，在使用中应予以 注意。
能控制较大的电流和较高的电压；
电力三极管由于结构所限其耐压难于超过1500V，现今商品 化的电力三极管的额定电压、电流大都不超过1200V、 800A; 逐步被其他全控型电力电子器件（特别是IGBT和 MOSFET），趋于淘汰
22
1.
GTR的极限参数
(1)．集电极最大电流ICM(最大电流额定值)
（MOSFET） 、绝缘栅双极晶体管（IGBT）
2
电力电子器件的分类
按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：
半控型器件
——通过控制信号可以控制其导通而不能控制
其关断，晶闸管是典型的半控型电力电子器件。 全控型器件 ——通过控制信号既可控制其导通又可控制其关 断，又称自关断器件，GTO、GTR等。
不能自关断与开关速度慢的缺点。其电气符号与普通晶
体管相同。
GTR是一种双极型大功率高反压晶体管，具有自关
断能力，控制方便，开关时间短，高频特性好，价格低
廉。可用于不停电电源、中频电源和交流电机调速等电
力变流装臵中。
20
图4-5 1300系列GTR的外观
21
电力三极管的主要特点
是电流驱动器件，控制基极电流就可控制电力三极管的开通 和关断； 开关速度较快； 饱和压降较低； 有二次击穿现象；

电力电子技术_复习题答案()

第二章：1.晶闸管的动态参数有断态电压临界上升率du/dt和通态电流临界上升率等，若du/dt过大，就会使晶闸管出现_ 误导通_，若di/dt过大，会导致晶闸管_损坏__。

2.目前常用的具有自关断能力的电力电子元件有电力晶体管、可关断晶闸管、功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管几种。

简述晶闸管的正向伏安特性？答: 晶闸管的伏安特性正向特性当IG=0时，如果在器件两端施加正向电压，则晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过。

如果正向电压超过临界极限即正向转折电压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，晶闸管本身的压降很小，在1V左右。

如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态，IH称为维持电流。

3.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。

4.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于半控型器件的是 SCR 。

5.晶闸管的擎住电流IL答：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。

6.晶闸管通态平均电流I T(AV)答：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。

标称其额定电流的参数。

7.晶闸管的控制角α（移相角）答：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a表示,也称触发角或控制角。

8.常用电力电子器件有哪些？答：不可控器件：电力二极管。

半控型器件：晶闸管。

全控型器件：绝缘栅双极晶体管IGBT，电力场效应晶体管（电力MOSFET），门极可关断晶闸管（GTO），电力晶体管。

电力电子电源技术及应用1.2 电力晶体管GTR

一般情况下，IB3≈IB1或更大一些。 GTR的驱动电路已经基本模块化。模块化的驱动 电路一般具有电流波形优化、过流保护、电源电压 监测以及过热保护等功能。
驱动电路举例
D2 A
I
C D1
B
D3
IB
GTR
D4 E
贝克箝位电路
C
D1为箝位二极管，保证GTR始 终处于准饱和状态。
D1
D2
D2和D3用来调整GTR的基极电
4.动态参数
开关时间：GTR的开关时间通常在几毫秒 之内。 电压上升率du/dt：为了抑止过高的du/dt 对GTR的危害，一般在集射极间并联一个 （RCD）缓冲网络。 开关损耗：GTR的开关损耗由开关过程中 集电极电流与电压的乘积决定。它的大小 与负载性质有关。
5.二次击穿与安全工作区
二次击穿特性：集射极间最高工作电压BUCEO，又 称为一次击穿电压值，发生一次击穿时不一定引起 晶体管特性变坏。所谓二次击穿是指器件发生一次 击穿后，集电极电流继续增加，在某电压电流点产 生向低阻抗区高速移动的负阻现象。二次击穿用符 号SB表示。二次击穿时间在纳秒至微秒数量级之内， 即使在这样短的时间内，它也能使器件内出现明显 的电流集中和过热点。
6.驱动电路举例
iB
3
2 IB1
1 IB2
-1
2us
-2 -3
5us t(us)
IB3
比较理想的基极驱动电流波形
IB1为过驱动电流，作用是保证GTR快速开通； IB2是GTR维持导通的驱动电流，应使GTR恰好维 持准饱和状态，以便缩短存储时间tS； 一般情况下，IB1≈3 IB2 IB3为快速抽走基区中载流子的电流，作用是缩短 关断时间，减小关断损耗。
3.极限参数

1.3 可关断晶闸管(GTO)、1.4 电力晶体管(GTR)

只有发射结接近正向偏置时，iC才开始上升，在这段时 间内有IB1而几乎无iC，由于发射结和集电结势垒电容效 应，只有势垒电容充电到一定程度，GTR才开始导通， 所以存在延迟时间td。
tr存在原因
发射结进入正偏，此后，正偏不断增大， iC不断上升，BJT接近或进入饱和区。IB1 一方面继续给发射结和集电结势垒电容充 电，另一方面使基区的电荷积累增加，并 且还补充基区复合所消耗的载流子，这就 存在着上升时间tr。
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。 目 前 ， GTO 的 容 量 水 平 达 6000A/6000V 、 1000A/9000V ，频率为1kHZ。 DATASHEET
1.3.1 可关断晶闸管的结构和工作原理
tf存在原因
当Ui变为负值，基极电流变为IB2，但iC不 立即变小，而是当基区的电荷减少一定程 度，IC才开始下降，所以存在存储时间ts。 当发射结由正偏变为反偏，集电结和发射 结电荷区变宽，iC下降较快，这就有下降 时间tf。
结构：
与普通晶闸管的相同 点：
－PNPN四层半导体结
构，外部引出阳极、
a)
阴极和门极。
和普通晶闸管的不同 点：
－ GTO 是 一 种 多 元 的 功率集成器件。
GK
GK G
N2
P2 N2
N1
P1 A
b)
图1-13
C）
d）
e）
图1-13 GTO的内部结构和电气图形符号
a) 各单元的阴极、门极间隔排列的图形 b) 并联单元结构断 面示意图 c) 管的结构 d)等效电路 e) 电气图形符号

电力电子半导体器件(GTR)


3．集电极电压上升率dv/dt对GTR的影响 ．集电极电压上升率 对 的影响 用于桥式变换电路时， 当GTR用于桥式变换电路时，如图： 用于桥式变换电路时 如图：
C1 B1 E1 C
2
B2
E2
dv/dt产生的过损耗现象严重威胁器件和电路安全；当基极 产生的过损耗现象严重威胁器件和电路安全； 产生的过损耗现象严重威胁器件和电路安全 开路时， 通过集电结寄生电容产生容性位移电流， 开路时， dv/dt通过集电结寄生电容产生容性位移电流，注入 通过集电结寄生电容产生容性位移电流 发射结形成基极电流，放大β倍后，形成集电极电流， 发射结形成基极电流，放大β倍后，形成集电极电流，使GTR 进入放大区，因瞬时电流过大引起二次击穿。 GTR换流关断 进入放大区，因瞬时电流过大引起二次击穿。在GTR换流关断 dv/dt会引起正在关断的GTR误导通 造成桥臂直通。 会引起正在关断的GTR误导通， 时，dv/dt会引起正在关断的GTR误导通，造成桥臂直通。 抑制dv/dt，可在集射极间并联RCD缓冲网络进行吸收。 ，可在集射极间并联 缓冲网络进行吸收。 抑制 缓冲网络进行吸收
三、单管GTR 单管
采用三重扩散，台面型结构；可靠性高， 采用三重扩散，台面型结构；可靠性高，对二次击穿特性 有改善，易于提高耐压，易于耗散体内热量。 有改善，易于提高耐压，易于耗散体内热量。 增加N 漂移区，由它的电阻率和厚度决定器件阻断能力， 增加N-漂移区，由它的电阻率和厚度决定器件阻断能力， 但阻断能力提高，使饱和导通电阻增大，电流增益降低。 但阻断能力提高，使饱和导通电阻增大，电流增益降低。 一般： 10—20 一般： β 约10 20 工作状态：开关状态（导通、截止；开通、关断） 工作状态：开关状态（导通、截止；开通、关断）
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+15V
C1 R 3 R4 R2 VT 1 R1 VD1 C2 VD2 R6 R8 VD3 R10 R 11 VD4 VT3 VD 6 R12 VT 2 R14
U CC
ui
_
A
B 311 C +
R9
VD7 VT 4
E
D
VD 5 C3
GTR VT5 R15
VD8
R5
R7 R13
U CC
5.4
GTR的驱动电路
该电路采用了自适应驱动方式，它由跨接在GTR集电极和晶体管VT5 基极之间的二极管VD7来实现。当GTR导通后，E点电位低于D点电位时， VD7导通。由于VD7的分流作用使VT5的基极电流下降，导致GTR的基极 驱动电流下降，GTR饱和程度减小，进而又使E点电位回升。由于VD7的 管压降与VT5发射结压降近似相等，所以通过以上的自动调节过程使GTR 的 ，即在 U ce U be0.7V左右，由此来保证GTR工作于准饱和区。
5.4
GTR的驱动电路
2）集成化基极驱动电路
由分立元件组成的基极驱动电路都存在着电路组件多、电路复杂、 稳定性差和使用不便等缺点。 大规模集成化基极驱动电路的出现不但解决了这些问题，同时还增
加了电路保护功能。 UAA4002是法国THOMSON公司生产的专业集成化基极驱动电路芯片，
是大规模集成化基极驱动电路的典型代表。 它的完善的设计使其可对被驱动的电力晶体管实现过电流、最大导通 时间、最小导通时间、欠饱和、过饱和及驱动电源正负电压欠电压保护和 芯片自身工作温度的检测和保护等功能。
1）由分立元件组成的驱动电路
+15V
C1 R 3 R4 R2 VT 1 R1 VD1 C2 VD2 R6 R8 VD3 R10 R 11 VD4 VT3 VD 6 R12 VT 2 R14
U CC
ui
_
A
B 311 C +
R9
VD7 VT 4
E
D
VD 5 C3
GTR VT5 R15
VD8
R5
R7 R13
5.4
GTR的驱动电路
（1）UAA4002的主要设计特点
① 可为用户脉冲形成部分与被驱动的功率晶体管之间提供理想的匹配。它 是一个智能接口，其输入与TTL电平及CMOS电平均兼容，其输入信号与输 出信号之间的延时时间可人为调节。 ② 能把接收到的、以逻辑信号输入的功率晶体管的导通信息，转变为加到功 率晶体管上的基极电流，来保证开关晶体管运行于临界饱和的最佳状态，从 而显著减少了开关晶体管关断过程中的存储时间。UAA5002可为开关晶体管 提供一个最大为0.5A的正向基极驱动电流，且电路自身的设计保证了这一电 流值可以通过增加一个或几个外部晶体管加以放大。 ③可为开关晶体管提供一个幅值为3A的反向基极电流，这一电流值足以使晶 体管快速关断，保证了晶体管集电极电流的下降时间极短，从而显著减少了 关断损耗。同样，反向基极电流亦可增加一个或几个外部晶体管来放大。
ic 90%Ics 10%Ics 0
td t r
t0 t1
t2 图1-17
t3
t4
t5
t
• GTR的开关时间在几微秒以内，比 图5.3 GTR的开通和关断过程电流波形 晶闸管和GTO都短很多 。
5.3
GTR的主要参数
前已述及：电流放大倍数 、直流电流增益hFE、集射
极间漏电流IceR、集射极间饱和压降Uces、开通时间tRn和关
a)
图1-15 图5.1 GTR的结构、电气图形符号和内部载流子的流动
a) 内部结构断面示意图 b) 电气图形符号 c) 内部载流子的流动
与普通的晶体管基本原理是一样的。 主要特性是耐压高、电流大、开关特性好。 通常采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构。 采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成 。
第 5章
电力晶体管（GTR）
5.1 GTR的结构和工作原理 5.2 GTR的基本特性
5.3 GTR的主要参数
5.4 GTR的驱动
5.1
GTR的结构和工作原理
• 电力晶体管（Giant TransistRr——GTR，直译为巨 型晶体管） • 耐 高 电 压 、 大 电 流 的 晶 体 管 （ BipRlar JunctiRn TransistRr——BJT ） ，英文有时候也称为 PRwer BJT。 • 在电力电子技术的范围内，GTR与 BJT 这两个名称 等效。
隔离驱动方式则是指驱动控制电路与主电路间没有电的联系， 驱动信号是通过隔离元件间传送的。
相比较而言，隔离驱动方式由于具有一定的抗干扰能 力，安全性高，在实际中应用较多。
5.4
GTR的驱动电路
通常，GTR驱动电路应满足以下基本要求： 1）控制开通GTR时，驱动电流前沿要陡（小于1s）， 并有一定的过冲电流，以缩短开通时间，减小开通损耗。 2）GTR导通后，应相应减小驱动电流，使GTR处于准饱 和导通状态，且使之不进入放大区和深饱和区，以降低 驱动功率，缩短储存时间。 3）GTR关断时，应迅速加上足够大的反向基极电流，迅速 抽取基区的剩余载流子，确保GTR快速关断，并减小关 断损耗。 5）GTR的驱动电路要具有自动保护功能，以便在故障状态 下能快速自动切除基极驱动信号，避免GTR遭至损坏。
术语用法：
应用
• 20世纪80年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸 管，但目前又大多被IGBT和电力MRSFET取代。
5.1
GTR的结构和工作原理
基极b 发射极c 基极b c P+ N+ P基区 N漂移区 N 衬底 Eb 集电极c
+
ic=ib
P+ b e
空穴流 ib 电 子 流 ie=(1+ib b) c) Ec
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 产品说明书中给 PcM 时同时给出壳温 TC ，间接表示了最高 工作温度 。
5.4
GTR的驱动电路
1. GTR对基极驱动电路的基本要求
GTR的基极驱动电路可分为直接驱动和隔离驱动两种方式。
直接驱动方式是指驱动电路与主电路之间直接连接。
+15V
C1 R 3 R4 R2 VT 1 R1 VD1 C2 VD2 R6 R8 VD3 R10 R 11 VD 4 VT3 VD 6 R12 VT 2 R14
U CC
ui
_
A
B 311 C +
R9
VD7 VT 4
E
VD8
D
VD 5 C3
GTR VT5 R15
R5
R7 R13
U CC
5.4
ic 90%Ics 10%Ics 0
td t r
t0 t1
t2
t3
t4
t5
t
图1-17 图5.3 GTR的开通和关断过程电流波形
5.2
关断过程
GTR的基本特性
• 储存时间ts和下降时间tf，二者之和 为关断时间toff 。 • ts 是用来除去饱和导通时储存在基 区的载流子的，是关断时间的主要 部分。
5.4
GTR的驱动电路
信号隔离电路由发光二极管和晶体三极管组成，它将逻辑控制电路与驱动 电路进行了电气隔离并且将信号进行预放大。
过载检测电路由二极管VD6和比较器311组成。当GTR集射极间管压降U ce 高于某一规定值时，比较器311发出过载保护信号。
控制信号综合电路由三极管VT2构成，其任务是将正常的开关驱动信号与过 载禁止信号叠加处理后送给输出级。 自适应双极性输出电路由三极管VT3、VT4、VT5和二极管VD7组成，它 起到提高开关速度的作用。
截止区 O
图5.2 共发射极接法时GTR的输出特性
5.2
(2) 动态特性
开通过程
GTR的基本特性
ib 90%Ib1 10%Ib1 0
Ib1
• 延迟时间 td 和上升时间 tr ， 二者之和为开通时间ton。
t Ib2 ton toff Ics ts tf
• 增大ib的幅值并增大 dib/dt， 可缩短延迟时间，同时可缩 短上升时间，从而加快开通 过程 。
+15V
C1 R 3 R4 R2 VT 1 R1 VD1 C2 VD2 R6 R8 VD3 R10 R 11 VD4 VT3 VD 6 R12 VT 2 R14
U CC
ui
_
A
B 311 C +
R9
VD7 VT 4
E
D
VD 5 C3
GTR VT5 R15
VD8
R5
R7 R13
U CC
图5.6 门极驱动电路实例1
断时间tRff (此外还有)： 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。
实际使用时，为确保安全，最高工作电压要比UceR低得多。
5.3
GTR的主要参数
2) 集电极最大允许电流IcM
通常规定为hFE下降到规定值的1/2~1/3时所对应的Ic 实际使用时要留有裕量，只能用到IcM的一半或稍多一点。
VD 4 VD 1
C A
VD 2 VD 3
B
GTR
E
图5.5 贝克钳位电路
5.4
GTR的驱动电路
VD 1
基极驱动电流信号由A点分三路与GTR 相连接。二极管VD1与GTR的集电极相连，
C A
VD 2 VD 3
保证在正向驱动状态C点比A点电位低一个
二极管压降的数值，这样GTR的集电极至 多处于零偏臵状态而决不会出现正偏臵状 态，即GTR不可能进入深饱和区。
5.4