February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-1,2. 3 晶閘管（SCR）,名稱 晶閘管 （Thyristor） 可控硅 （SCR） 外形與符號,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-2,SCR的工作原理,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-3,SCR的導(dǎo)通和關(guān)斷條件,當(dāng)SCR承受反向陽極電壓時，不論門極承受何種電壓，SCR均處于阻斷狀態(tài)。 當(dāng)SCR承受正向陽極電壓時，僅在門極承受正向電壓的情況下，SCR才能導(dǎo)通。 SCR在導(dǎo)通時，只要仍然承受一定正向陽極電壓，不論門極電壓如何，SCR仍能導(dǎo)通。 SCR在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主電路電流減少到一定程度時，SCR恢復(fù)為阻斷。,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-4,SCR的特性,SCR的伏安特性 VRSM: 反向不重 復(fù)峰值電壓 VBO：轉(zhuǎn)折電壓 IH ： 維持電流 門極的伏安特性,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-5,課 堂 思 考 （一）,調(diào)試如圖所示晶閘管電路，在斷開Rd 測量輸出電壓Vd是否正確可調(diào)時，發(fā)現(xiàn)電壓表V讀數(shù)不正常，接上Rd 后一切正常，為什么？（觸發(fā)脈沖始終正常工作）,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-6,SCR的主要參數(shù),通態(tài)平均電流 ITA,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-7,課 堂 思 考 （二）,通過SCR的電流波形 如圖所示，Im300A 試選取SCR的ITA 解：電流有效值,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-8,晶閘管家族的其它器件,快速晶閘管（KK、FSCR） 逆導(dǎo)型晶閘管（Reverse Conducting Thyristor） RCT,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-9,晶閘管家族的其它器件（續(xù)）,雙向晶閘管（Bi - directional Thyristor） TRIAC,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-10,2. 4 可關(guān)斷晶閘管（GTO）,名稱 Gate Turn off Thyristor，簡稱GTO 符號,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-11,GTO的關(guān)斷原理,GTO處于臨界導(dǎo)通狀態(tài) 集電極電流 IC1 占總電流的比例較小 關(guān)斷增益,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-12,GTO的陽極伏安特性,逆阻型 逆導(dǎo)型,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-13,GTO的開通特性,ton : 開通時間 td: 延遲時間 tr : 上升時間 ton = td + tr,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-14,GTO的關(guān)斷特性,toff : 關(guān)斷時間 ts : 存儲時間 tf : 下降時間 tt : 尾部時間 toff = ts + tf +（tt）,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-15,GTO的主要參數(shù),可關(guān)斷峰值電流 ITGQM 關(guān)斷時的陽極尖峰電壓 VP VP 過大可能引起 過熱 誤觸發(fā) 陽極電壓上升率 dv/dt 靜態(tài) dv/dt 動態(tài) dv/dt 陽極電流上升率 di/dt,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-16,2.5 電力晶體管（GTR / BJT）,名稱 巨型晶體管（Giant Transistor） 電力晶體管 符號 特點（雙極型器件） 飽和壓降低 開關(guān)時間較短 安全工作區(qū)寬,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-17,2.6 功率 MOSFET,名稱 又稱功率MOSFET或電力場效應(yīng)晶體管 分類 P 溝道 增強型 N 溝道 耗盡型 符號,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-18,電力 MOSFET 的特點,單極型器件 優(yōu)點 開關(guān)速度很快，工作頻率很高; 電流增益大，驅(qū)動功率小; 正的電阻溫度特性，易并聯(lián)均流。 缺點 通態(tài)電阻較大，通態(tài)損耗相應(yīng)也大； 單管容量難以提高，只適合小功率。,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-19,電力 MOSFET 的轉(zhuǎn)移特性,ID = f（VGS） ID較大時，ID 與VGS間的關(guān) 系近似線性。 跨導(dǎo) GFS = dID / dVGS VGS（th） 開啟電壓,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-20,電力 MOSFET 的輸出特性,（）截止區(qū) （）飽和區(qū) （）非飽和區(qū) （）雪崩區(qū),February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-21,2.7 絕緣柵雙極晶體管（IGBT）,符號 工作原理 由MOSFET和 GTR復(fù)合而成 等效電路如右,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-22,IGBT的伏安特性,伏安特性示意圖,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-23,IGBT的擎住效應(yīng),產(chǎn)生原因 內(nèi)部存在NPN 型寄生晶體管 避免方法 使漏極電流 不超過IDM 減小重加dvds /dt,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-24,IGBT的安全工作區(qū),柵極布線應(yīng)注意： 驅(qū)動電路與IGBT的連線要盡量短； 如不能直接連線時，應(yīng)采用雙絞線。,正向安全工作區(qū),反向安全工作區(qū),February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-25,2.8 其它新型場控器件,MOS 控制晶閘管 MCT 集成門極驅(qū)動晶閘管 IGCT 靜電感應(yīng)晶體管 SIT 靜電感應(yīng)晶閘管 SITH 智能型器件 IPM,February , 2004,北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,2-26,2.9 常用器件性能比較,D SCR GTO IGBT MOSFET 驅(qū)動信號 無 電流 電流 電壓 電壓 驅(qū)動功率 大 大 中 小 通態(tài)