晶体驱动电路及设计ppt课件.ppt

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1、功率元件驱动设计SCRBJTMOSIGBT驱动设计朱国荣2007-11-11电力半导体器件厂内常用功率半导体1.2　功率二极管1.3晶闸管SCR1.4功率晶体管BJT1.6功率场效应管MOSFET1.7IGBT功率元件简介BJT结构,参数及驱动设计MOS结构,参数及驱动设计SCR结构,参数及驱动设计IGBT结构,参数及驱动设计SCR简介BJT结构参数及驱动设计BJT简介双极结型晶体管（BipolarJunctionTransistor——BJT）分类根据功率，可分为小功率晶体管和电力晶体管应用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IG

2、BT和电力MOSFET取代应用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MOSFET取代BJT共发射极电路的输出特性图1-10BJT共发射极电路的输出特性◤该图表示集电极电流IC与集射极电压UCE的关系，其参变量为IB，特性上的四个区域反映了BJT的四种工作状态。◢◤在晶体管关断状态时，基极电流IB＝0，集电极发射极间电压即使很高，但发射结与集电结均处于反向偏置，即UBE≤0，UBC<0，发射结不注入电子，仅有很少的漏电流流过，在特性上对应于截止区（I区），相当于处于关断状态的开关。◢◤当发射结处于正向偏置而集电结仍为反向偏

3、置时，即UBE>0，UBC<0，随着IB增加，集电极电流IC线性增大，晶体管呈放大状态，特性上对应线性放大区（II区）。◢◤当基极电流IB>（IC/β）时，晶体管就充分饱和了。这时发射结和集电结都是正向偏置，即UBE>0，UBC>0，电流增益和导通压降UCE均达到最小值，BJT进入饱和区（IV区）。BJT工作在饱和区，相当于处于导通状态的开关。◢BJT的开关特性图1-11BJT的开关特性◤当基极回路输入一幅值为UP（UP>>UBB）的正脉冲信号时，基极电流立即上升到，在IB的作用下，发射结逐渐由反偏变为正偏，BJT由截止状态变为导通状态，集电极电流IC上升到负载

4、电阻压降。集电极电流IC上升到负载电阻压降，集电结变为零偏甚至正偏，集电极与发射极之间的压降UCE≈0，BJT工作在饱和状态，BJT相当于闭合的开关。◢◤当基极输入脉冲为负或零时，BJT的发时结和集电结都处于反向偏置，集电极电流逐渐下降到IC＝ICEO≈0，因此负载电阻RL上的压降可以忽略不计，集电极与发射极之间的压降UCE≈UCC，即BJT工作在截止状态，BJT相当于一断开的开关◢1.3.5达林顿BJT与BJT模块图1-17达林顿BJT的等效电路达林顿BJT有以下特点：1共射极电流增益值大图1-18BJT模块的等效电路BJT模块除了有上述达林顿BJT的特点外，

5、还有如下优点：1）   它是能量高度集中的组合器件，大大缩小了变换器的体积；2）   有电绝缘且传热好的固定底座，安装使用很方便；3）   内含续流二极管减少了线路电感，降低了器件关断时电流变化率造成的过电压。2饱和压降UCEsa较高3关断速度减慢ts=ts1+ts21.4功率场效应管1.4.1概述◤功率场效应管，即功率MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor)是一种单极型的电压控制器件，有驱动功率小、工作速度高、无二次击穿、安全工作区宽等显著优点。◢◤在中小功率的高性能开关电源、斩波器、逆变器中，功

6、率场效应管成为双极型晶体管的竞争对手，并得到了越来越广泛的应用。◢图1-19功率场效应管结构图（a）“T”MOSFET；（b）“V”－MOSFET1.4.2MOSFET的基本特性1；转移特性图1-20　N沟道型MOSFET的转移特性◤只有UGS大于门槛电压UGS（th）才有漏极电流ID流过，在ID较大时，ID和UGS近似为线性关系，亦即跨导gFS为常数：◤UGS＝10V之后，MOSFET的ID由外电路限制了。因此工作在开关状态的MOSFET正向驱动电压Ug≈10V。◢（二）输出特性◤输出特性可以分为三个区域:可调电阻区I，饱和区II和雪崩区III◢图1-21　功

7、率MOSFET输出特性1.4.2MOSFET的基本特性（三）MOSFET的电容图1-22MOSFET各端点之间的电容◤MOSFET各极之间的结电容由其物理结构所决定，金属氧化膜的栅极结构决定了栅漏之间的结电容Cgd和栅源之间的结电容Cgs，MOSFET的PN结形成了漏源间的结电容Cds。◢◤图1-22表示了MOSFET的输入电容Ciss、输出电容Coss和反向传输电容Crss与结电容之间的关系。◢（四）开关特性图1-23开关特性测试电路与波形td(on)：开通延迟时间tr：上升时间td(off)：关断延迟时间，tf：下降时间1.4.3MOSFET安全工作区图1-

8、24MTM4N50的安全