第三章常用元器件及功率元器件的驱动与保护

3.6 MOSFET及IGBT的驱动与保护
RCD吸收电路与功率器件电压波形图
Q3 Q4
(g)
VCC
Q1
C1
Q2
T
C2
RG
S
RZ
(f)
RGU
SU
Z
RU
RGD
SD
Z
RD
3.6 MOSFET及IGBT的驱动与保护
IGBT 的驱动
VDD
VCC
R1
U PC929
3A 1K
VCC 13 C9
R2
D
R
2K
4
O1 12
O2 11
RG
Q
5
FS 8
R3 Z
6
GND 10
C
7
GND 14
VEE
是否被过压击穿 是否会过热烧毁 开关特性
半导体电力二极管的开关特性
开关过程，由导通状态转为阻断 状态并不是立即完成，它要经历 一个短时的过渡过程；
此过程的长短、过渡过程的波形 对不同性能的二极管有很大差 异；
理解开关过程对今后选用电力电 子器件，理解电力电子电路的运 行是很有帮助的，因此应对二极 管的开关特性有较清晰的了解。
MOSFET 的驱动
VCC
Q1
RG
S
RZ Q2
VCC
R2
Q1
R1
U
RG
S
Rຫໍສະໝຸດ Baidu Q2
(a)
VCC
Q1
RG
S
RZ Q2
VEE
(c )
(b)
VCC
R2
Q1
U R1
RG
S
RZ Q2
VEE
(d)
3.6 MOSFET及IGBT的驱动与保护
VCC
Q1
C
T
Q2
RG
S
RZ
(e)
VCC
T Q1
C
PWMU
Q2
PWMD
VCC
(1) 静态特性
漏极电流ID和栅源间电 压UGS的关系称为 MOSFET的转移特性。
ID较大时，ID与UGS的关 系近似线性，曲线的斜 率定义为跨导Gfs。
电力MOSFET的转移特性和输出特性
a) 转移特性
b) 输出特性
3.4 电力场效晶体管
MOSFET的漏极伏安特性：
截止区（对应于GTR的截止区） 饱和区（对应于GTR的放大区） 非饱和区（对应GTR的饱和区）
第三章常用元器件及功率器件的驱动与保护
3.1 电阻 3.2 电容 3.3 电力二极管 3.4 电力场效应晶体管P－MOSFET 3.5 绝缘门极双极型晶体管IGBT 3.6 MOSFET及IGBT的驱动与保护
第三章常用元器件及功率器件的驱动与保护
3.1 电阻
3.1 电阻
3.1 电阻
3.1 电阻
其导通起始时刻，一旦SCR导通后，SCR仍继续处于通态。
√全控型器件：三极管BJT、可关断晶闸管GTO、电力场
效应晶体管P-MOSFET、绝缘门极晶体管IGBT都是全控型器 件，即通过门极（或基极或栅极）是否施加驱动信号既能控 制其开通又能控制其关断
电力开关器件分类
根据开通和关断所需门极（栅极）驱动信号的不同要求， 开关器件又可分为电流控制型开关器件和电压控制型开关器件 两大类：
3.3 电力二极管
Power Diode结构和原理简单，工作可靠， 自20世纪50年代初期就获得应用。 快恢复二极管和肖特基二极管，分别在中、 高频整流和逆变，以及低压高频整流的场合，具 有不可替代的地位。
半导体二极管基本特性—单向导电性
半导体电力二极管重要参数
半导体电力二极管的重要参数主要用来 衡量二极管使用过程中：
SCR、BJT和GTO为电流驱动控制型器件 P－MOSFET、IGBT均为电压驱动控制型器件
三极管BJT要求有正的、持续的基极电流开通并保持为通 态，当基极电流为零后BJT关断。为了加速其关断，最好能提 供负的脉冲电流。
P-MOSFET和IGBT要求有正的持续的驱动电压使其开通 并保持为通态，要求有负的、持续的电压使其关断并保持为可 靠的断态。电压型驱动器件的驱动功率都远小于电流型开关器 件，驱动电路也比较简单可靠。
工作在开关状态，即在截止区和 非饱和区之间来回转换。
漏源极之间有寄生二极管，漏源 极间加反向电压时器件导通。
通态电阻具有正温度系数，对器 件并联时的均流有利
电力MOSFET的转移特性和输出特性
a) 转移特性
b) 输出特性
3.4 电力场效晶体管
3.4 电力场效晶体管
3.4 电力场效晶体管
3.4 电力场效晶体管
3.4 电力场效晶体管
3.5 结缘栅双极晶体管（IGBT）
3.5 结缘栅双极晶体管（IGBT）
IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号 a) 内部结构断面示意图b) 简化等效电路c) 电气图形符号 N沟道VDMOSFET与GTR组合——N沟道IGBT。 简化等效电路表明，IGBT是GTR与MOSFET组成的达林顿结构，一 个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。 RN为晶体管基区内的调制电阻。
M57962L型IGBT驱动器的原理和接线图
保护 输出 信号，返回 至控 制侧。
(a)
3.6 MOSFET及IGBT的驱动与保护
3.6 MOSFET及IGBT的驱动与保护
关断时的负载线
3.6 MOSFET及IGBT的驱动与保护
UCE
P O
无RC缓冲电路 有RC缓冲电路
O
t
RC吸收电路与功率器件电压波形图
3.6 MOSFET及IGBT的驱动与保护
3.6 MOSFET及IGBT的驱动与保护
光耦合器的类型及接法 a) 普通型b) 高速型c) 高传输比型
3.6 MOSFET及IGBT的驱动与保护
3.6 MOSFET及IGBT的驱动与保护
电压驱动型器件的驱动电路
3.6 MOSFET及IGBT的驱动与保护
3.5 结缘栅双极晶体管（IGBT）
3.5 结缘栅双极晶体管（IGBT）
3.5 结缘栅双极晶体管（IGBT）
IGBT的转移特性和输出特性 a) 转移特性b) 输出特性
3.5 结缘栅双极晶体管（IGBT）
IGBT的开关过程
3.5 结缘栅双极晶体管（IGBT）
3.5 结缘栅双极晶体管（IGBT）
表3.1 电阻阻值范围和温度特性
3.1 电阻
表3.2 主要电阻选择指南
3.2 电容
3.2 电容
3.2 电容
电力开关器件家族树
电力开关器件发展史
电力开关器件的分类
根据开关器件开通、关断可控性的不同，开关器件 可以分为三类： √不可控器件：仅二极管D是不可控开关器件。 √半控器件： 仅普通晶闸管SCR属于半控器件。可以控制
二极管电流定额的含义
电力二极管的类型
电力二极管的类型
电力二极管的类型
3） 肖特基二极管
反向耐压较低，（一般低于150V，）反向漏电流较大，多用于 低电压场合。
电力二极管的类型
二极管的基本应用
3.4 电力场效晶体管
3.4 电力场效晶体管
3.4 电力场效晶体管
3.4 电力场效晶体管
3.4 电力场效晶体管 2）电力MOSFET的基本特性