1) 电流驱动型 2) 电压驱动型
通过从控制端注入或抽出电流，来实现开通、 关断控制。GTR、GTO
仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电 压信号，就可实现导通或者关断的控制， IGBT，MOSFET。
3、按器件内部参与导电的载流子情况
1) 单极型器件 2) 双极型器件 3) 复合型器件
由一种载流子参与导电的器件，如MOSFET 由电子和空穴两种载流子参与导电，如：GTR 由单极型器件和双极型器件集成混合成，IGBT
尾部
时间
时间
O
¾ 关断过程（与晶闸管不同） ①储存时间ts: 抽取饱和导通时储
存的大量载流子，退出饱和。
②下降时间tf: 双晶体管已退至放
大区，阳极电流逐渐减小。
③尾部时间tt: 残存载流子复合。
t
iA
IA 90% IA
td tr
储存 时间
ts tf
tt
10% IA
0t t
t
0
1
2
t t tt
3
4
5
电压和电 流决定的。
4
《电力电子技术基础》课程复习
河南科技大学《电力电子技术》课件
第1章 绪论
1.1 什么是电力电子技术
一、电力电子技术的定义
信息电子技术
用于信息处理; 器件一般工作于放大状态，也可开关状态。
电力电子技术
主要用于电力(电能)变换; 器件处于开关状态。
• 电力电子技术: 使用电力电子器件 对电能进行变换 和控制的技术。即应用于电力领域的电子技术。
5
《电力电子技术基础》课程复习
河南科技大学《电力电子技术》课件
第2章 电力电子器件
2.1 电力电子器件概述
电力电子器件的特征 ① 所能处理电功率的大小是其最重要的参数。 ② 电力电子器件一般都工作在“开关”状态。减小损耗。 ③ 由信息电子电路来控制 ，而且需要驱动电路。 ④ 器件封装讲究散热设计，且工作时一般要装散热器。
2.4 典型全控型器件
2.4.1 门极可关断晶闸管（GTO）
1. GTO的结构与工作原理
¾ 结构： ①与普通晶闸管类似。 ②与普通晶闸管的不同点：多元功率集成器件。
z 工作原理：仍用双晶体管模型分析。
可用门极关断GTO的原因？ 在于以下几个特点:
① ②
设极导计关通的断时。αα21较+α大2更。接使近晶1体(≈1管.0V5)2，控接制近灵临敏界，饱易和于,G有TO利关于断门。
16
《电力电子技术基础》课程复习
河南科技大学《电力电子技术》课件
1.4.3 电力场效应晶体管（Power MosFET）
电力MOSFET的特点: 用栅极电压来控制漏极电流
优点：① 驱动电路简单，驱动功率小。② 开关速度 快，工作 频率高。③ 热稳定性优于GTR。 缺点：电流容量小，耐压低。10kW以下。
t
z开通时间tgt: tgt=td+tr
I RM
2) 关断过程 ①反向阻断恢复时间trr。因J1, J3 O
附近积累有大量载流子, 要抽出。正向 IG 电流降为零到反向恢复电流减至近于零。
反向恢复 电流峰值
t
②正向阻断恢复时间tgr。因J2两侧
载流子靠自然复合！
• 在tgr内, 如重加正电压, 重新导通。 • 实用中: 应对晶闸管施加足够长时间
关断: 栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消 失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。
17
《电力电子技术基础》课程复习
2.4.3 电力场效应晶体管
河南科技大学《电力电子技术》课件
二、动态特性
开通过程
①开通延迟时间td(on): (输入电容Cin)
从up前沿时刻到uGS=UT, 并出现 iD。
6
1
《电力电子技术基础》课程复习
河南科技大学《电力电子技术》课件
2.2.3 电力二极管的主要参数
1. 正向平均电流IF(AV) —电流定额
在指定管壳温度和散热条件下, 允许流过的“最大工频正弦
半波”电流的平均值。 ¾使用时：1）按“有效值相等”的原则来选取电流定额。
即：1.57IF(AV)=I（实际波形电流的有效值）
y 无反压阻断能力; 通态电阻正温度系数。
14
《电力电子技术基础》课程复习
河南科技大学《电力电子技术》课件
2.4.4 绝缘栅双极晶体管（IGBT）
绝缘栅双极晶体管（IGBT或IGT）——GTR和MosFet复合。 特点：驱动功率小，开关速度快；较低的导通压降。
1) IGBT的结构
• N沟道IGBT(N-IGBT)
通态平均电流IT(AV) ——额定电流 • 在环境温度为40°C和规定冷却状态下，稳
定结温不超过额定结温时，晶闸管所允许 流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 • 使用时: 按有效值相等原则选晶闸管。留 1.5~2倍裕量。
1.57IF(AV)=I
（应等于流过管 子的实际波形电 流的有效值）.
11
《电力电子技术基础》课程复习
2. 动态特性
iA
阳极电流快速上
1) 开通过程
100% 90%
①延迟时间td: 门极电流阶跃时刻
开始,到阳极电流上升到稳态值10%。
（延迟原因？）。
10%
②上升时间tr: 阳极电流从10%上升
到稳态值的90%.
0 td
u AK
tr
升(正反馈已形 成，α1+α2>1)
内部正反馈形成 过,(α1+α2)Æ1
（总结）晶闸管的 “开通” 和“关断”条件
z 开通条件： ①在晶闸管“阳极-阴极”间加正向电压。 ②在晶闸管“门极-阴极”间加上正向(触发)电压或电流。
z 维持导通的条件：是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导 通的最小电流，即维持电流。
z 关断条件：使通过晶闸管的阳极电流降到维持电流以下。 办法：可通过使阳极电压减到0，或阳极电压反向。
8
《电力电子技术基础》课程复习
2.3.3晶闸管的主要参数
河南科技大学《电力电子技术》课件
1. 电压定额
1) 断态重复峰值电压UDRM 2) 反向重复峰值电压URRM 额定电压: 通常取UDRM和URRM中较小的
值作为该器件的额定电压。选用时，留裕 量（取为晶闸管实际承受峰压的2~3倍）。
2. 电流定额
IH
IG2 IG1
IG=0
O
U DRM U bo + UA
U DSM
反向特性
• 反向伏安特性类似二极管反向特性。
反向阻断，极小反相漏电流流过。
• 当反向电压超过反向击穿电压后，
- IA
反向击穿。
图2-9 晶闸管的伏安特性 IG2 >IG1 >IG 9
《电力电子技术基础》课程复习
河南科技大学《电力电子技术》课件
2.3.2 晶闸管的基本特性
河南科技大学《电力电子技术》课件
1. 静态特性（伏安特性） 正向特性
URSM U RR
-U
M
A
雪崩 击穿
• 导通后的特性类似二极管特性。
+ IA 正向 导通
正向转 折电压
Ubo
• 增大IG门极电流，bo降低。导通期 间，如果门极电流为零，且阳极电
流 降 至 IH 以 下 ， 再 回 到 正 向 阻 断 状 态。IH称为维持电流。
尖峰电压
trr URRMtgr
图2-10 晶闸管的开通和关断过程波形
¾关断时间tq : tq=trr+tgr
的反压，充分恢复正向阻断能力。
约几百微秒。
10
《电力电子技术基础》课程复习
2.3 半控型器件——晶闸管
河南科技大学《电力电子技术》课件
2.3.1 晶闸管的工作原理
门极G无驱动信号时：阻断，仅流过很小漏电流。 门极G加驱动信号时: 工作原理用双晶体管模型解释。
电感作用，组织电流下降）。
零偏->正偏的开通过程
1) 正向压降先出现一个过冲UFP; 过一段时间才趋于某个稳态值 (如2V)。这一动态过程时间被称为正向恢复时间tfr。
2) 产生正向过电压的原因
• 电导调制效应起作用需一定时间储存大量少子,达到稳态导通前,
管压降较大。
• 正向电流的上升会因器件自身电感而产生较大压降。
②电压上升时间trv:（密勒平台期）—栅漏电容充电，uDS上升，uGS=uGSP。
③电流下降时间tfi——uGS从UGSP继续下降起，iD减小，到uGS<UT时 沟道消失，
iD下降到零为止。
关断时间：toff= td(off) + trv + tfi
15
《电力电子技术基础》课程复习
2. IGBT的基本特性
6
图2-15 GTO的开通和关断过程电流波形
3、GTO的主要参数
1) 开通时间ton ton = td + tr
2) 关断时间toff toff = ts + t f
t 3) 最大可关断阳极电流IATO
13
《电力电子技术基础》课程复习
河南科技大学《电力电子技术》课件
3.电力MOSFET的主要参数
前已述及：跨导Gfs、ton、 toff ① 阀值电压UT: 使漏极流过一个特定量的电流所需的最小栅源
2) 全控型器件
通过控制信号既可控制其开通又可 控制其关断。又称自关断器件。
• 电力场效应晶体管（MOSFET）. • 绝缘栅双极晶体管（IGBT）. • 其他：GTO, GTR 等.
3) 不可控器件
不能用控制信号来控制其通断,不 需要驱动电路
• 电力二极管。