常用电力电子器件介绍

绝缘栅双极晶体管（IGBT）
• 绝缘栅双极晶体管简称IGBT是一种集大功率晶体管（GTR）
和功率场效应晶体管（MOSFET）两者于一身的复合型器 件，它有三个极分别是集电极（C），发射极（E）和栅极 （G），如图2-5所示。输入阻抗很高，，它既有MOS器件 的工作速度快，驱动电路简单的特点，又具备了大功率晶 体管的电流大，通态电压低的优点。
• 因为IGBT性能优良，所以它已全面取代了功率晶体管而成
为中小容量电力变流装置中的主要器件，并广泛用于交流 变频调速，开关电源及其他设备中。随着IGBT单管容量的 不断提高，它已开始进入中大容量的电力变流装置中。
•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.12.1320.12.13Sunday, December 13, 2020
Ib2 NPN
Ea IK
Eg
K
(a)
K
(b)
K
(c)
图 2.2 晶闸管的内部工作过程
门极可关断晶闸管（GTO）
• 门极可关断晶闸管是在普通晶闸管的基础上发展而来。从结构上看通
常它有三个极：阳极（A）、阴极（K）和门极（G）。其工作原理是： 通过控制门极信号进行接通和关断晶闸管，其工作特点如下：
• 1.导通条件 • 在门极和阴极之间加一正向电压，即：G（＋）、K（－），GTO导通。 • 2.关断条件 • 在门极和阴极之间加一反向电压， G（－）、K（＋），GTO关断。 • 电路如图2-3所示 • 门极可关断晶闸管通断方便，是一种大功率无触点开关，它是逆变电
•
科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。上午2时32分 26秒上 午2时32分02: 32:2620.12.13
•
每天都是美好的一天，新的一天开启 。20.12.1320.12.1302: 3202:32:2602: 32:26Dec-20
•
人生不是自发的自我发展，而是一长 串机缘 。事件 和决定 ，这些 机缘、 事件和 决定在 它们实 现的当 时是取 决于我 们的意 志的。2020年12月13日星期 日2时32分26秒 Sunday , December 13, 2020
•
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。02:32:2602:32: 2602:3212/13/2020 2:32:26 AM
•
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.12.1302:32:2602:32Dec-2013-Dec-20
•
加强交通建设管理，确保工程建设质 量。02: 32:2602:32:2602:32Sunday, December 13, 2020
•
得道多助失道寡助，掌控人心方位上 。02:32:2602: 32:2602:32Sunday, December 13, 2020
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.12.1320.12.1302: 32:2602:32:26Decem ber 13, 2020
•
加强自身建设，增强个人的休养。2020年12月13日 上午2时 32分20.12.1320.12.13
常用电力电子器件介绍
一、晶闸管(Thyristor)的结构及工作 原理
二、门极可关断晶闸管（GTO） 三、大功率晶体管（GTR） 四、功率场效应晶体管（MOSFET） 五、绝缘栅双极晶体管（IGBT）
复习提问
• 1、什么是直流电机，什么是交流电机？
•
2、三相异步电动机转速公式表达
式。
导入新课
• 从复习可知，直流电机结构复杂但调速效
•
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年12月 上午2时 32分20.12.1302:32December 13, 2020
•
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年12月13日星期 日2时32分26秒 02:32: 2613 December 2020
•
好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午2时32分26秒 上午2时32分02:32:2620.12.13
谢谢大家！
•
每一次的加油，每一次的努力都是为 了下一 次更好 的自己 。20.12.1320.12.13Sunday, December 13, 2020
•
天生我材必有用，千金散尽还复来。02:32:2602:32: 2602:3212/13/2020 2:32:26 AM
•
安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.12.1302:32:2602:32Dec-2013-Dec-20
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.12.1320.12.1302: 32:2602:32:26Decem ber 13, 2020
•
踏实肯干，努力奋斗。2020年12月13日上午2时32分 20.12.1320.12.13
•
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年12月13日星期 日上午2时32分 26秒02:32:2620.12.13
• 晶闸管的结构 晶闸管内部是一种四层（P、
N、P、N）结构，对外呈三端（A、G、K） 大功率半导体器件，
• 它有三个PN结：J1、J2、J3。其外形有
平板形和螺栓形，见图2.1（a）、(b)所 示。三个引出端分别叫做阳极A、阴极K 和门极G，门极也叫控制级。晶闸管的图 形符号见图2.1(c)所示。
•
感情上的亲密，发展友谊；钱财上的 亲密， 破坏友 谊。20.12.132020年12月13日 星期日 2时32分26秒20.12.13
谢谢大家！
G u GE
RC
IC
wenku.baidu.com
C
E
UC
图 2-5 IGBT的基本电路
功率场效应晶体管（MOSFET）
• 率场效应晶体管与场效应晶体管一样也是有三个
极，分别是源极S、漏极D和栅极G，管子的连接 及工作特性也基本与场效应晶体管一样。功率场 效应晶体管属于电压控制型器件，自关断能力强， 驱动功率很小，使用方便，开关频率比较高，无 二次击穿现象。功率场效应晶体管在存放和运输 中应有防静电装置，栅极不能开路工作，对于电 感性负载应有适当的保护措施。
• （一）、基本结构 • 是一种大功率晶体管，又叫双极型晶体管（BJT），GTR在结构上常用达林顿
结构形式，是由多个晶体管复合组成的大功率晶体管，通过与反相续流二极 管并联组成一个模块，如图2-4所示。
• GTR也具有三个极，分别是基极（B）、发射极（E）、集电极（C）。 • （二）、GTR的工作特点 • GTR如同普通的晶体管一样，也有三种工作状态，即放大、饱和及截止状态，
两个晶体管相互复合,当有足够的门极电流Ig时，就会形成强烈的正反馈，即
• 此时两个晶体管迅速饱和导通，即晶闸管饱和导通。 • 若要关断晶闸管，则应设法使晶闸管的阳极电流减小到维持电流以下。
A
A
A
G
P1
P1
J1
N1
N1
N
J2
G
P2
P2
P2
Ia
Ic1 G
PNP Ib1 Ica
R Ic2
N2
J3
N2
Ig
• 1.晶闸管的导电特性：单向导电特性和正向导通的可控性。 • 2.晶闸管的导通条件： • （1）晶闸管的阳极－阴极之间加正向电压。 • （2）晶闸管的门极－阴极之间有正向触发电压,且有足够的触发电流。 • 3.维持电流：保持晶闸管导通的最小阳极电流。 • 由图2.2（c）可知，每个晶体管的集电极电流是另一个晶体管的基极电流。
果好，而交流电机结构简单但调速效果一 般，随着大功率可控整流器件的出现使得 交流调速进入了实际应用的阶段。
晶闸管(Thyristor)的结构及工作原理
• 晶闸管(Thyristor)俗称硅晶体闸流管。晶闸
管通常有普通晶闸管、双向晶闸管、可关 断晶闸管、逆导晶闸管和快速晶闸管等。 普通晶闸管也叫可控硅，用SCR表示，国际 通用名称为Thyristor简称T。
G A
K G
G
K
A
A
K
(a) 平板形
(b) 螺栓形
图 2.1 晶闸管的外形和图形符号
(c) 图形符号
晶闸管的工作原理
• 由晶闸管的结构可知，晶闸管是一种四层三端器件，有J1、J2、J3三个PN结，
见图2.2(a)所示.当把中间的N1和P2分为两部分，则可构成一个NPN型晶体管 和一个PNP型晶体管的复合管，如图2.2(b)所示。
•
一马当先，全员举绩，梅开二度，业 绩保底 。20.12.1320.12.1302: 3202:32:2602: 32:26Dec-20
•
牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年12月13日 星期日2时32分 26秒Sunday, December 13, 2020
•
相信相信得力量。20.12.132020年12月 13日星 期日2时32分26秒20.12.13
路中的主要开关元件，广泛用在中小容量变频器中。但由于受到反向 关断及工作频率的限制，门极可关断晶闸管正被新型的大功率晶体管 GTR所取代，但是在大容量变频器，GTO以其工作电流大，耐压高的 特性，仍得到普遍应用。
B1 C
B E1 B2
E
E2
图 2-4 GTR 模块的内部电路
C1 E1 C2 E2
大功率晶体管（GTR）
在大功率可控电路中，GTR主要工作在饱和状态和截止状态。
• 由于GTR工作在大功率电路中，因此管子的功耗是一个不容忽视的问题，
GTR在截止和饱和状态时其功耗是很小的，但是在放大状态其功耗将增大百 倍，因此，逆变电路的GTR在交替切换的过程中是不允许在放大区稍做停留 的。GTR具有自关断能力及开关时间短、饱和压降低、安全工作区宽等特点， 广泛用于交流调速、变频电源中。在中小容量的变频器中，曾一度占据了主 导地位。
•
扩展市场，开发未来，实现现在。2020年12月13日 星期日 上午2时 32分26秒02:32:2620.12.13
•
做专业的企业，做专业的事情，让自 己专业 起来。2020年12月上 午2时32分20.12.1302: 32December 13, 2020
•
时间是人类发展的空间。2020年12月13日星 期日2时 32分26秒02:32:2613 December 2020