电力电子器件及共性问题ppt课件.ppt

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1、全控型器件及应用的共性问题2&9.1典型全控型器件2&9.2电力电子器件应用的共性问题2&9.3本章小结12&9.1典型全控型器件引言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。22&9.1典型全控型器件门极可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristor—GTO）***GTO是晶闸管的一种派生器件；四层结构，等效模型等***可以通过在门极施加负的脉冲电流使

2、其关断；属于全控型器件；***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。主要特点***不少GTO都制造成逆导型，类似于逆导晶闸管，需承受反压时，应和电力二极管串联。32&9.1典型全控型器件门极可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristor—GTO）GTO的关断机理：主要就是利用门极负电流分流Ic1，并快速抽取V2管发射结两侧存储的大量载流子，以实现快速关断。双晶体管等效模型工艺改进42&9.1典型全控型器件门极可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristor—GTO）在工艺结构上比SCR有改进：

3、***等效晶体管的电流放大倍数减小，经正反馈导通后接近临界饱和状态，有利于减小关断时间和提高开关频率；但提高通态压降、增加通态损耗。***采用多GTO单元并联集成结构，门极和阴极间隔排列，使P2基区载流子均匀快速地从门极抽出，也不易造成局部过热，di/dt耐量增大。52&9.1典型全控型器件门极可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristor—GTO）62&9.1典型全控型器件门极可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristor—GTO）GTO的动态特性：门极电流可撤除强负脉冲7门极可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristor—GT

4、O）与普通晶闸管类似，需经过延迟时间td和上升时间tr；开通时iG加一个大幅度正向脉冲，触发导通后门极电流可撤除。开通过程：关断过程：与普通晶闸管不同，从iG负脉冲开始分成三个时间段：储存时间ts：抽取饱和导通时储存的大量载流子，使等效晶体管退出饱和。下降时间tf：等效晶体管从饱和区退至放大区，阳极电流逐渐减小。尾部时间tt：残存载流子复合所用时间。82&9.1典型全控型器件门极可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristor—GTO）GTO的主要参数关断时间toff开通时间ton开通时间：ton=td+tr关断时间：toff=ts+tf较短，约数μs比开

5、通时间长许多3)最大可关断阳极电流IATO——GTO额定电流。手册可查9电流关断增益offoff一般很小，只有5左右，这是GTO的一个主要缺点。——最大可关断阳极电流与门极负脉冲电流最大值IGM之比称为电流关断增益。2&9.1典型全控型器件门极可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristor—GTO）比如：一个额定电流为1000A的GTO，关断时门极负脉冲电流峰值要200A，这是一个相当大的数值。102&9.1典型全控型器件门极可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristor—GTO）GTO的主要优缺点：优点：在全控型器件中，电压电流容量最大

6、（比SCR略小），开关速度比SCR高的多。缺点：关断电流增益小，门极负脉冲电流大，驱动较困难，通态压降较大。112&9.1典型全控型器件电力晶体管（GiantTransistor——GTR）GTR是耐高电压、大电流的双极结型晶体管（BipolarJunctionTransistor——BJT），电流驱动型全控型器件。GTR的结构12GTR的主要特点***主要特性是耐压高、电流大、开关特性好。***采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构，电流放大系数较高。***与普通BJT相比，多一个N-漂移区（低掺杂N区），耐压高。单管GTR的值比小功率的晶体管小得多，

7、通常为10左右，采用达林顿接法可有效增大电流增益。比如：两级复合达林顿管的电流放大系数=12***在应用中，GTR一般采用共发射极接法。***达林顿复合使饱和导通压降升高，使GTR的通态损耗增加。例如：二重复合GTR的导通压降：单管临界饱和压降约为0.7~1.0V，则二重复合GTR的大致为1.4~2V,三重复合可达到2~3V。13GTR的主要应用----GTR模块2&9.1典型全控型器件电力晶体管（GiantTransistor——GTR）目的：改善GTR性能，方便使用以及提高可靠性。绝缘处理续流提高关断速度快恢复电力二极管泄露电阻14GTR的基本特性--