全控型电力电子器件

MOSFET、IGBT等。
P46:表2-2
2、根据门极(栅极)驱动信号的不同
（1）电流控制器件：驱动功率大，驱动电 路复杂，工作频率低。该类器件有SCR、 GTO、GTR。
（2）电压控制器件：驱动功率小，驱动电 路简单可靠，工作频率高。该类器件有 MOSEET、IGBT。
电压型驱动电压
➢ 开通的正驱动电压 MOSFET：10~15V IGBT：15 ~ 20V
耗尽型——当栅极电压为零时漏源 极之间就存在导电沟道
增强型——对于N（P）沟道器件， 栅极电压大于（小于）零时才存在 导电沟道
电力MOSFET主要是N沟道增强型
第四节 绝缘栅双极晶体管IGBT
绝 缘 栅 双 极 型 晶 体 管 简 称 为 IGBT
（Insulated
Gate
Biopolar
➢ 关断的负驱动电压 -5 ~ -15V
（有利于减小关断时间和关断损耗）
4、电气符号（含三个极的名称） 汇总
SCR、GTO、GTR、 MOSEET、 IGBT、双向晶闸管、逆导晶闸管、 光控晶闸管，并指出控制极
基极b 发射极c 基极b
P+ N+ P+ P基区
N漂移区 N+衬底
c b
e
集电极c
ic=ib
空穴流 ib
Eb
电
子
Ec
流
ie=(1+ib
1.单管GTR
单管GTR的基本工作原理与晶体管相 同
作为大功率开关管应用时，GTR工作 在截止和导通两种状态。
主要特性是耐压高、电流大、开关特 性好
目前生产的GTR模块可将多达6个互相绝 缘的单元电路做在同一模块内，可很方 便地组成三相桥式电路。
3. GTR的二次击穿现象
一次击穿 ❖ 集电极电压升高至击穿电压时，Ic迅速增大， 出现雪崩击穿； ❖ 只要Ic不超过限度，GTR一般不会损坏，工 作特性也不变。
二次击穿 ❖ 一次击穿发生时，如果继续增高外接电压， 则Ic继续增大，当达到某个临界点时，Uce会 突然降低至一个小值，同时导致Ic急剧上升， 这种现象称为二次击穿。 ❖ 二次击穿的持续时间很短，一般在纳秒至微 秒范围，常常立即导致器件的永久损坏。必 需避免。
第三节 功率场效应晶体管（MOSFET）
S G
N+ P N+
N+ P N+
沟道
N-
N+
DBaidu Nhomakorabea
D
D
G： 栅极
D： 漏极
G
G
S： 源极
S
S
N沟道
P沟道
a)
b)
电力MOSFE图T1的-1结9 构和电气图形符号 a) 内部结构断面示意图 b) 电气图形符号
电力MOSFET的种类
按导电沟道可分为 P沟道 和N沟道
第二章 全控型电力电子器件
GTO——门极可关断晶闸管 GTR——电力晶体管 MOSFET——电力场效应晶体管 IGBT——门极绝缘栅双极晶体管
第一节 门极可关断（GTO）晶闸管
1. 结构
2. 导通关断条件
导通：同晶闸管，AK正偏，GK正偏 关断：门极加负脉冲电流
3.特点
全控型 容量大
Transistor）, 是 8 0 年 代 中 期 发 展 起 来 的
一种新型复合器件。
IGBT综合了MOSFET和GTR的输入阻抗 高、工作速度快、通态电压低、阻断电压 高、承受电流大的优点。成为当前电力半 导体器件的发展方向。
1. 结构
复合结构（= MOSFET+GTR）
发射极 栅极
2．达林顿GTR
单管 GTR的电流增益低，将给基极驱动电 路造成负担。达林顿结构是提高电流增益 一种有效方式。
达林顿结构由两个或多个晶体管复合而成， 可以是PNP型也可以是NPN型，其性质由 驱动管来决定
达林顿GTR的开关速度慢，损耗大
3．GTR 模块
将 GTR管芯、稳定电阻、加速二极管、 续流二极管等组装成一个单元，然后根 据不同用途将几个单元电路组装在一个 外壳之内构成GTR模块。
off≈5 电流控制型
电流关断增益off ： 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
off

I ATO I GM
1000A的GTO关断时门极
负脉冲电流峰值要200A 。
第二节 GTR——电力晶体管
➢ 电力晶体管GTR （Giant Transistor，巨型晶体管）
E
G
N+ P N+
N+ P N+
J3 J2
N-
N+
J1
P+
漂移区 缓冲区 G
注入区
C
IC
ID
RN
VJ1+ -
-+
+
IDRon
G
-
集电极
C
C 集电极 a)
E 栅极
发射极
b)
c)
本章小结
1、根据开关器件是否可控分类 （1）不可控器件：二极管VD （2）半控器件：普通晶闸管SCR （3）全控器件：GTO、GTR、电力