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电力电子课件 (3)
半导体二极管基本特性—单向导电性（续1）
正向接法
反向接法
8
半导体二极管基本特性—单向导电性（续2）
一般表达式：
反向时的表达式：
正向时的表达式：
2
J3
J2
P2
P2
N1
N2
i
B2
(d)等效电路
可控开通
关断时：
强迫其电流 下降到维持电流以下
通态时
晶闸管的等值电路
32
静态伏安特性 及 dv/dt 防护
33
图中画斜线部分为一个2周期中晶闸管的电流波形。若各波形的最大值为Im=100A，试计算各波形电流的平均值Id1、Id2、Id3和电流有效值I1、I2、I3 。
若考虑二倍的电流安全裕量，选择额定电流为100A的晶闸管能否满足要求？
例2-1

答：见书39页
34
逆导型晶闸管RCT
逆导晶闸管等值电路和符号
35
光控晶闸管LCT
光控晶闸管符号及等值电路
36
双向晶闸管符号、等效电路和伏安特性
双向晶闸管TRIAC

37
GTO符号及关断原理图
GTO （Gate Turn-Off Thyristor）
为什么能靠反向触发电流关断？
T2的电流分配系数较大；
T1、T2饱和深度较浅
门极可关断晶闸管GTO
38
电力场效应晶体管P－MOSFET
P-MOSFET基本结构、符号和外接电路
39
电力场效应晶体管P－MOSFET（续1）
目前流行的结构
具有垂直导电双扩散MOS结构的N沟增强型VDMOS的结构
40
电力场效应晶体管P－MOSFET（续2）
关断
导通
导通和关断载流子流向示意图
41
P-MOSFET特性曲线
I
D
V
GS
V
GSth
(d)转移特性
I
D
V
DS
V
GS=0
V
GS1=4
V
GS2=8
V
GS3=10
(e)输出特性
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
V
BR
P－MOSFET的工况可用其转移特性和输出特性表述：
电力场效应晶体管P－MOSFET （续3）
42
绝缘门极双极型晶体管IGBT
IGBT结构和等效电路
G
C
E
R
d
r
R
br
T
2
T
1
A
B
43
I
C
V
CE
V
G
E
=0
V
GE1
V
GE2
V
GE3
V
RM
0
(c)输出特性
正向阻断区
V
GE
V
BR
I
c
V
GE
V
GEth
(d)转移特性
(a)符号
I
C
G
E
C
G
C
E
V
g
V
S
R
(b)电路
R
d
r
R
br
T
2
T
1
I
C
A
B
R
g
符号、电路及静态特性
绝缘门极双极型晶体管IGBT（续1）
44
绝缘门极双极型晶体管IGBT（续2）
G
C
E
V
g
V
R
R
d
r
R
br
T
2
T
1
I
C
A
B
R
g
什么是擎住效应：
集电极电流iC过大；
集电极电压过高；
关断速度过快。
Rbr上的电压过大，可使T2导通，使IGBT失去关断能力。
产生擎住效应的原因：
45
晶闸管引入一对MOSFET构成了场控晶闸管MCT（）
开通P沟道的MOS管使MCT导通
开通N沟道的MOS管使MCT关断
* MOS控制晶闸管MCT
46
：N沟道变宽，等效电阻小，SIT开通
：N沟道夹断，等效电阻大，SIT关断
特点：开关速度很快，可在100~500kHz的高频开关状态下工作
SIT是一种结型场效应晶体管，控制GS之间的电压可以改变电流通道（图中N沟道）的宽窄，从而控制SIT的通断。
静电感应晶闸管 SIT
* 静电感应晶体管
47
二极管和晶闸管模块
半导体电力开关模块和功率集成电路
48
达林顿三极管功率模块
半导体电力开关模块和功率集成电路（续1）
49
MOSFET功率模块
半导体电力开关模块和功率集成电路（续2）
50
AC-DC-AC变频功率模块
半导体电力开关模块和功率集成电路（续3）
51
小 结
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