1、電力電子技術基礎器件第1頁，共39頁，2022年，5月20日，17點54分，星期四第二部分 電力電子器件6South China University of Technology第2頁，共39頁，2022年，5月20日，17點54分，星期四電力電子技術基礎第二部分 電力電子器件全控型器件門極可關斷晶閘管在晶閘管問世后不久出現(xiàn)20世紀80年代以來，信息電子技術與電力電子技術在各自發(fā)展的基礎上相結合高頻化、全控型、采用集成電路制造工藝的電力電子器件，從而將電力電子技術又帶入了一個嶄新時代典型代表門極可關斷晶閘管、電力晶體管、電力場效應晶體管、絕緣柵雙極晶體管第3頁，共39頁，2022年，5月20日

2、，17點54分，星期四1.3 可關斷晶閘管（GTO）第4頁，共39頁，2022年，5月20日，17點54分，星期四電力電子技術第二部分 電力電子器件GTO的特點電力電子技術基礎門極可關斷晶閘管（Gate-Turn-Off Thyristor GTO）晶閘管的一種派生器件可以通過在門極施加負的脈沖電流使其關斷GTO的電壓、電流容量較大，與普通晶閘管接近，因而在兆瓦級以上的大功率場合仍有較多的應用第5頁，共39頁，2022年，5月20日，17點54分，星期四電力電子技術第二部分 電力電子器件GTO的結構和工作原理電力電子技術基礎結構：與普通晶閘管的相同點： PNPN四層半導體結構，外部引出陽極、陰

3、極和門極和普通晶閘管的不同：GTO是一種多元的功率集成器件，內部包含數十個甚至數百個共陽極的小GTO元，這些GTO元的陰極和門極則在器件內部并聯(lián)在一起第6頁，共39頁，2022年，5月20日，17點54分，星期四電力電子技術第二部分 電力電子器件GTO的結構和工作原理電力電子技術基礎與普通晶閘管一樣，可以用右圖所示的雙晶體管模型來分析1+2=1是器件臨界導通的條件。當1+21時，兩個等效晶體管過飽和而使器件導通；當1+21時，不能維持飽和導通而關斷RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a)b)第7頁，共39頁，2022年，5月20日，17點

4、54分，星期四電力電子技術第二部分 電力電子器件GTO與普通晶閘管的區(qū)別電力電子技術基礎GTO能夠通過門極關斷的原因是其與普通晶閘管有如下區(qū)別：（1）設計2較大，使晶體管V2控制靈敏，易于 GTO關斷（2）導通時1+2更接近1（1.05，普通晶閘管1+21.15） 導通時飽和不深，接近臨界飽和，有利門極 控制關斷，但導通時管壓降增大（3）多元集成結構使GTO元陰極面積很小，門、陰極間距大為縮短，使得P2基區(qū)橫向電阻很小，能從門極抽出較大電流第8頁，共39頁，2022年，5月20日，17點54分，星期四電力電子技術第二部分 電力電子器件GTO與普通晶閘管的區(qū)別電力電子技術基礎 導通過程與普通晶閘

5、管一樣，只是導通時飽和程 度較淺關斷過程：強烈正反饋門極加負脈沖即從門 極抽出電流，則IG減小，使IK和Ic2減小，Ic2的減小又使IA和Ic1減小，又進一步減小V2的基極電流當IA和IK的減小使1+220V將導致絕緣層擊穿4)極間電容 極間電容CGS、CGD和CDS 廠家提供：漏源極短路時的輸入電容Ciss、共 源極輸出電容Coss和反向轉移電容Crss第35頁，共39頁，2022年，5月20日，17點54分，星期四電力電子技術第一部分 緒論MOSFET的特點電力電子技術基礎 電壓控制，輸入阻抗高。 單極型，溫流負反饋， 溫度穩(wěn)定性高，無二次擊穿。 橫向導電，電流小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置 。 K為器件的幾何常數，N=2.52.7特點用柵極電壓來控制漏極電流驅動電路簡單，需要的驅動功率小開關速度快，工作頻率高熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR第36頁，共39頁，2022年，5月20日，17點54分，星期四電力電子技術第二部分 電力電子器件MOSFET的并聯(lián)運行電力電子技術基礎Ron具有正溫度系數，具有電流自動均衡的能力，容易并聯(lián)注意選用Ron、UT、Gfs和Ciss盡量相近的器件并聯(lián)電路走線和布局應盡量對稱可在源極電路中串入小電感,起到均流電抗器的作用第37頁，共39頁，2022年，5月20日，17點54分，星期四電力電子技術第二部分 電力電子器件MOSFET