汽車中的電力電子器件7-3汽車中的電力電子器件在電力晶體管中，空穴和電子兩種載流子都參與導(dǎo)電，故又稱雙極型電力晶體管。大功率電力晶體管如圖7-3-1所示。電力晶體管的電流放大倍數(shù)和穿透電流都比小功率晶體管小得多，熱穩(wěn)定性好。在電路中工作于開關(guān)狀態(tài)，雖然傳輸功率大，但自身損耗小。一、電力晶體管（GTR）7-3汽車中的電力電子器件電力場效應(yīng)管只有一種極性的載流子（多數(shù)載流子）參與導(dǎo)電，故又稱單極型電力晶體管。與小功率場效應(yīng)管類似，它也分絕緣柵型和結(jié)型兩大類，其中絕緣柵型由于制造工藝簡單，便于實(shí)現(xiàn)集成化，應(yīng)用更為廣泛。絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）也有N溝道和P溝道兩類，每一類又可分增強(qiáng)型和耗盡型兩種，因此，共有四種類型，其圖形符號見表7-3-1。二、電力場效應(yīng)管（MOSFET）7-3汽車中的電力電子器件7-3汽車中的電力電子器件場效應(yīng)管的3個(gè)引腳分別為源極（S）、柵極（G）和漏極（D），分別對應(yīng)于三極管的發(fā)射極、基極和集電極。D極和S極之間為三段斷續(xù)線表示增強(qiáng)型，為連續(xù)線表示耗盡型。一般來說，耗盡型場效應(yīng)管多用于放大，增強(qiáng)型場效應(yīng)管多用于開關(guān)。與普通晶體管相比，場效應(yīng)管具有以下特點(diǎn)。1.場效應(yīng)管是電壓控制器件（用柵極電壓控制漏極電流），輸入電阻極高，驅(qū)動功率很?。欢胀ňw管是電流控制器件，輸入電阻低，驅(qū)動功率大。2.開關(guān)速度快，工作頻率高。3.因?yàn)樯贁?shù)載流子不參與導(dǎo)電，其熱穩(wěn)定性優(yōu)于雙極型電力晶體管。但由于電力場效應(yīng)管電流容量小、導(dǎo)通壓降大、耐壓低，所以只適用于小功率電力電子裝置。7-3汽車中的電力電子器件1.?絕緣柵雙極型晶體管的結(jié)構(gòu)和特性絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）是一種典型的雙極復(fù)合型功率器件。它將單極型絕緣柵電力場效應(yīng)管（MOSFET）和雙極型電力晶體管（GTR）集成在同一個(gè)芯片中，兼有MOSFET的驅(qū)動功率小、開關(guān)速度快、熱穩(wěn)定性好和GTR的低飽和電壓、大電流等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、電力電子等領(lǐng)域（如調(diào)速、變頻電源等）。三、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）7-3汽車中的電力電子器件絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）的等效電路、圖形符號和輸出特性見表7-3-2。7-3汽車中的電力電子器件一單元、兩單元、六單元IGBT的結(jié)構(gòu)如圖7-3-2所示。7-3汽車中的電力電子器件圖7-3-3所示為兩單元IGBT模塊實(shí)物圖和接線圖，模塊內(nèi)部有兩個(gè)IGBT功率開關(guān)管。7-3汽車中的電力電子器件2.?IGBT在變頻器中的應(yīng)用變頻器是通過改變電動機(jī)工作電源頻率來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備，如圖7-3-4所示。7-3汽車中的電力電子器件變頻器有交-交變頻器和交-直-交變頻器兩種，下面以汽車中最常用的交-直-交變頻器為例進(jìn)行講解，其基本電路如圖7-3-5所示。7-3汽車中的電力電子器件該變頻器電路由整流器、濾波電路、逆變器和控制電路四部分組成。（1）整流器采用功率二極管模塊作為整流器件，組成三相橋式全控整流器，將三相交流電變換為直流電。（2）逆變器采用6個(gè)大功率開關(guān)器件組成三相橋式逆變電路（簡稱逆變橋），采用脈寬調(diào)制技術(shù)，通過有規(guī)律地控制逆變器中主開關(guān)器件的通斷，即可得到任意頻率和電壓的交流電輸出。大功率開關(guān)器件可采用電力晶體管、可關(guān)斷晶閘管、電力場效應(yīng)管、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等，目前大都采用IGBT功率模塊。7-3汽車中的電力電子器件（3）濾波電路采用電容器或電抗器對整流后的電壓或電流進(jìn)行濾波。若采用電容器濾波，則稱為電壓型逆變電路；若采用電感器濾波，則稱為電流型逆變電路。（4）控制電路現(xiàn)代的變頻器采用微型計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對逆變器輸出電壓的脈寬調(diào)制及各種保護(hù)功能，簡化了控制電路的硬件電路，充分利用軟件的靈活性，極大地提高了變頻器的性能，使變頻器的應(yīng)用更為廣泛。7-3汽車中的電力電子器件3.?IGBT的使用注意事項(xiàng)IGBT是變頻器中的核心部件，也是最容易損壞的部件。因靜電導(dǎo)致柵極擊穿是其失效的主要原因。使用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。（1）盡量不要用手觸摸模塊的驅(qū)動端，當(dāng)必須觸摸時(shí)，要先將人體或衣服上的靜電通過電阻接地放電后再接觸。（2）采用雙絞線傳送柵極驅(qū)動信號，減小寄生電感，防止過高的感應(yīng)電壓。（3）在安裝或更換IGBT模塊時(shí)，應(yīng)盡量在底板良好接地的情況下操作，充分重視