off
I ATO I GM
off一般很小，只有5左右，这是GTO的一个主要缺点。
1000A的GTO关断时门极负脉冲电流峰值要200A 。
第三节 功率场效应晶体管
➢ 也分为结型和绝缘栅型（类似小功率Field Effect Transistor——FET）
➢ 但 通 常 主 要 指 绝 缘 栅 型 中 的 MOS 型 （ Metal Oxide Semiconductor FET）
• 在电力电子技术的范围内，GTR与BJT这两个名称 等效。
➢ 应用
• 20世纪80年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸 管，但目Байду номын сангаас又大多被IGBT和电力MOSFET取代。
GTR的结构与工作原理 一. GTR的结构和工作原理
➢与普通的双极结型晶体管基本原理是一样的。 ➢主要特性是耐压高、电流大、开关特性好。 ➢通常采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元 结构。 ➢采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成 。
t0 t1 t2
t3
t4 t5
t
图1-17
三、GTR的主要参数
前已述及：电流放大倍数、直流电流增益hFE、集射极间
漏电流Iceo、集射极间饱和压降Uces、开通时间ton和关断时间 toff 此外还有： 1、 最高工作电压 UM
➢GTR上电压超过规定值时会发生击穿
➢击穿电压不仅和晶体管本身特性有关，还与外电路接 法有关。
➢ 典型代表——门极可关断晶闸管、电力晶体管、 电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管。
第一节 电力晶体管(GTR)
➢ 术语用法：
• 电力晶体管（Giant Transistor——GTR，直译为 巨型晶体管）
• 耐 高 电 压 、 大 电 流 的 双 极 结 型 晶 体 管 （ Bipolar Junction Transistor——BJT），英文有时候也称 为Power BJT。
电力MOSFET的工作原理 • 截止：漏源极间加正电源，栅源极间电压为零。
➢ 关断过程
• 储存时间ts和下降 时间tf，二者之和 为关断时间toff 。
• GTR 的 开 关 时 间 在几微秒以内， 比 晶 闸 管 和 GTO 都短很多 。
ib
Ib1
9 0 %Ib 1
1 0 %Ib 1 0
t Ib2
ic 9 0 %Ics
ton
td tr
Ics
toff ts tf
1 0 %Ics 0
➢BUcbo> BUcex> BUces> BUcer> Buceo ➢实际使用时，最高电压UM取（1/2~1/3）BUceo。
2、 集电极最大允许电流IcM ➢ 通常规定为hFE下降到规定值的1/2~1/3时所对应的Ic ➢ 实际使用时要留有裕量，只能用到IcM的一半。
3、集电极最大耗散功率PcM ➢ 最高工作温度下允许的耗散功率 ➢ 产品说明书中给PcM时同时给出壳温TC，间接表示了最高工 作温度 。
一、功率MOSFET的结构与工作原理
电力MOSFET的种类 • 按导电沟道可分为P沟道和N沟道 • 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
二、功率MOSFET的主要特性
➢ 在应用中，GTR一般采用共发射极接法。 ➢ 集电极电流ic与基极电流ib之比为
ic
ib ——GTR的电流放大系数，反映了基极电流对 集电极电流的控制能力
➢ 产品说明书中通常给直流电流增益hFE—— 在直流工作情况下集电极电流与基极电流之
比。一般可认为 hFE 。
➢ 单管GTR的 值比小功率的晶体管小得多，
第四章 全控型电力电子器件
第一节 电力晶体管 第二节 可关断晶闸管 第三节 功率场效应晶体管 第四节 绝缘栅双极晶体管 第五节 电力电子器件的缓冲电路 第六节 其它新型电力电子器件
典型全控型器件
➢ 门极可关断晶闸管——在晶闸管问世后不久出现。
➢ 20世纪80年代以来，信息电子技术与电力电子 技术在各自发展的基础上相结合——高频化、全 控型、采用集成电路制造工艺的电力电子器件， 从而将电力电子技术又带入了一个崭新时代。
➢ 简称电力MOSFET（Power MOSFET） ➢ 结型电力场效应晶体管一般称作静电感应晶体管（Static
Induction Transistor——SIT）
➢ 特点——用栅极电压来控制漏极电流 • 驱动电路简单，需要的驱动功率小。 • 开关速度快，工作频率高可达１MHz 。 • 热稳定性优于GTR。 • 电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW 的电力电子装置 。
2、 动态特性
ib
Ib 1
9 0 %Ib 1
➢ 开通过程
• 延 迟 时 间 td 和 上
1 0 %Ib 1 0
t Ib 2
升 时 间 tr ， 二 者 之和为开通时间
ic 9 0 %Ics
ton
td tr
Ics
to ff
ts
tf
ton。
1 0 %Ics 0
t0 t1 t2
t3
t4 t5
t
图1-17
二、GTO的主要特性 1．阳极伏安特性
逆阻型GTO的阳极伏安特性它与普通晶闸管的伏安特性极其相似，目 UDRM和URRM等术语的含义也相同。
2．通态压降特性
三、GTO的主要参数 1．最大可关断阳极电流IATO
2．关断增益βoff
——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。
第二节 可关断晶闸管
门极可关断晶闸管简称GTO，是一种通过门极来控制器件导通和关 断的电力半导体器件。可以通过在门极施加正的脉冲电流使其导通，负 的脉冲电流使其关断
目前GTO的生产水平已达到6000V、6000A，频率为1kHz。其研 制水平可达到9000V、8000A。
一、GTO的结构与工作原理 GTO结构原理与普通晶闸管相似，为PNPN四层三端半导体器件。
通常为10左右，采用达林顿接法可有效增大 电流增益。
二. GTR的基本特性 Ic
1、 静态特性
➢ 共发射极接法时的典型 输出特性：截止区、放 大区和饱和区。
➢ 在电力电子电路中GTR 工作在开关状态，即工 作在截止区或饱和区
O
饱和区
放大区
ib3 ib2
ib1 ib1<ib2<ib3
截止区 Uce
图1-16