1、第1章 電力電子器件,1.1 電力二極管 1.2 晶閘管,1.1 電力二極管,1.1.1 功率二極管的結(jié)構(gòu)和工作原理 1、元件結(jié)構(gòu),圖1-1,圖1-2,二極管的基本原理PN結(jié)的單向?qū)щ娦?當(dāng)PN結(jié)外加正向電壓（正向偏置）時(shí)， PN結(jié)表現(xiàn)為低阻態(tài)，PN結(jié)處于正向?qū)顟B(tài)。 導(dǎo)通時(shí)，管子壓降維持在1V左右。不隨電流而變。 當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓時(shí)（反向偏置）時(shí)，PN結(jié)表現(xiàn)為高阻態(tài)，幾乎沒(méi)有電流流過(guò)，被稱為反向截止?fàn)顟B(tài)。 反向阻斷時(shí)，有極小的漏電流，平時(shí)可忽略不計(jì)，但溫度升高時(shí)漏電流會(huì)增大，須引起注意。 PN結(jié)具有一定的反向耐壓能力，但當(dāng)施加的反向電壓過(guò)大，反向電流將會(huì)急劇增大，破壞PN結(jié)反向偏置為截

2、止的工作狀態(tài)，這就叫反向擊穿。,1.1.2 功率二極管的伏安特性,電力二極管的伏安特性,整流二極管、快速恢復(fù)二極管、肖特基二極管,見教材P4。,1.1.3 功率二極管的主要參數(shù),1.2 晶閘管,晶閘管（又稱可控硅 SCR ）是一種能夠用控制信號(hào)控制其導(dǎo)通，但不能控制其關(guān)斷的半控型器件。 晶閘管也有許多派生器件，如快速晶閘管（FST）、雙向晶閘管（TRIAC）、逆導(dǎo)晶閘管（RCT）和光控晶閘管（LATT）等。,1.2.1 晶閘管的結(jié)構(gòu),1、晶閘管的結(jié)構(gòu),圖1-4,常見的外形有兩種：螺栓型和平板型。,具有四層PNPN結(jié)構(gòu)、三端引出線(A、K、G),圖1-4,1.2.2 晶閘管的工作原理,1、晶閘管

3、的導(dǎo)通、關(guān)斷實(shí)驗(yàn) 由電源、晶閘管的陽(yáng)極和陰極、白熾燈組成晶閘管主電路；由電源、開關(guān)S、晶閘管的門極和陰極組成控制電路（觸發(fā)電路）。,（a） (b) (c),圖1-5,圖1-5,2、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明 3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論 通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可知，晶閘管導(dǎo)通必須同時(shí)具備兩個(gè)條件: （1）晶閘管陽(yáng)極和陰極之間加正向電壓。 （2）晶閘管門極和陰極之間加正向電壓。 晶閘管一旦導(dǎo)通，門極即失去控制作用，故晶閘管為半控型器件。,4、晶閘管的導(dǎo)通關(guān)斷原理 當(dāng)晶閘管陽(yáng)極承受正向電壓，控制極也加正向電壓時(shí)，形成了強(qiáng)烈的正反饋，正反饋過(guò)程如下： IGIB2IC2(IB1)IC1IB2,圖1-6,晶閘管導(dǎo)通之后，它的導(dǎo)通狀態(tài)完全依靠管子本

4、身的正反饋?zhàn)饔脕?lái)維持。門極失去控制作用。 那怎樣才能關(guān)斷管子呢？ 關(guān)斷條件：必須將陽(yáng)極電流減小到使之不能維持正反饋的程度，也就是減小到維持電流。 可采用的方法有: 將陽(yáng)極電源斷開； 改變晶閘管的陽(yáng)極電壓的方向，即在陽(yáng)極和陰極間加反向電壓。,14,1、晶閘管的伏安特性 晶閘管的伏安特性是晶閘管陽(yáng)極與陰極間電壓UAK和晶閘管陽(yáng)極電流IA之間的關(guān)系特性。,IG =0,正向?qū)?UBO,正向特性,反向特性,雪崩擊穿,1.2.3 晶閘管的特性,2、晶閘管的開關(guān)特性(簡(jiǎn)介),晶閘管的開關(guān)特性如圖所示。,圖1-8,晶閘管開關(guān)特性的說(shuō)明 通常定義器件的開通時(shí)間ton為延遲時(shí)間td與上升時(shí)間tr之和。即 ton

5、=td+tr 電源電壓反向后，從正向電流降為零起到能重新施加正向電壓為止定義為器件的電路換向關(guān)斷時(shí)間toff。反向阻斷恢復(fù)時(shí)間trr與正向阻斷恢復(fù)時(shí)間tgr之和。 toff=trr+tgr,1.2.4 晶閘管的主要參數(shù)(簡(jiǎn)介),1、額定電壓UTn(重點(diǎn)) （1）正向重復(fù)峰值電壓UDRM 在控制極斷路和正向阻斷條件下，可重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓。規(guī)定此電壓為正向不重復(fù)峰值電壓UDSM的80%。 （2）反向重復(fù)峰值電壓URRM 在控制極斷路時(shí)，以重復(fù)加在晶閘管兩端的反向峰值電壓。此電壓取反向不重復(fù)峰值電壓URSM的80%。,晶閘管的額定電壓則取UDRM和URRM的較小值且靠近標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)所

6、對(duì)應(yīng)的電壓值。 選擇管子的額定電壓UTn應(yīng)為晶閘管在電路中可能承受的最大峰值電壓的23倍。,2、額定電流I T(AV) (重點(diǎn)) 是指：在環(huán)境溫度為+40度和規(guī)定的散熱條件下，晶閘管在電阻性負(fù)載時(shí)的單相、工頻（50Hz）、正弦半波（導(dǎo)通角不小于170度）的電路中，結(jié)溫穩(wěn)定在額定值125度時(shí)所允許的通態(tài)平均電流。 注意：晶閘管是以電流的平均值而非有效值作為它的電流定額，這是因?yàn)榫чl管較多用于可控整流電路，而整流電路往往按直流平均值來(lái)計(jì)算。,實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)電流有效值相同的原則進(jìn)行換算，通常選用晶閘管時(shí)，電流選擇應(yīng)取(1.52)倍的安全裕量。,3、維持電流IH 在室溫和門極斷路時(shí)，晶閘管已經(jīng)處于

7、通態(tài)后，從較大的通態(tài)電流降至維持通態(tài)所必須的最小陽(yáng)極電流。 4、擎住電流IL 晶閘管從斷態(tài)轉(zhuǎn)換到通態(tài)時(shí)移去觸發(fā)信號(hào)之后，要器件維持通態(tài)所需要的最小陽(yáng)極電流。對(duì)于同一個(gè)晶閘管來(lái)說(shuō)，通常擎住電流IL約為維持電流IH的(24)倍。,5、門極觸發(fā)電流IGT 在室溫且陽(yáng)極電壓為6V直流電壓時(shí)，使晶閘管從阻斷到完全開通所必需的最小門極直流電流。 6、門極觸發(fā)電壓UGT 對(duì)應(yīng)于門極觸發(fā)電流時(shí)的門極觸發(fā)電壓。觸發(fā)電路給門極的電壓和電流應(yīng)適當(dāng)?shù)卮笥谒?guī)定的UGT和IGT上限，但不應(yīng)超過(guò)其峰值IGFM 和 UGFM。,7、斷態(tài)電壓臨界上升率du/ dt 在額定結(jié)溫和門極斷路條件下，不導(dǎo)致器件從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)的最大電

8、壓上升率。過(guò)大的斷態(tài)電壓上升率會(huì)使晶閘管誤導(dǎo)通。 8、通態(tài)電流臨界上升率di / dt 在規(guī)定條件下，由門極觸發(fā)晶閘管使其導(dǎo)通時(shí)，晶閘管能夠承受而不導(dǎo)致?lián)p壞的通態(tài)電流的最大上升率。在晶閘管開通時(shí)，如果電流上升過(guò)快，會(huì)使門極電流密度過(guò)大，從而造成局部過(guò)熱而使晶閘管損壞。,1.2.5 晶閘管的型號(hào)、選擇原則1、普通晶閘管的型號(hào),額定電壓以電壓等級(jí)給出，通常標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)規(guī)定為：電壓在1000V以下，每100V為一級(jí)；1000V到3000V，每200V為一級(jí)。,晶閘管通態(tài)平均電壓分組,2、普通晶閘管的選擇原則（1）選擇額定電流的原則,在規(guī)定的室溫和冷卻條件下，只要所選管子的額定電流有效值大于等于管子在

9、電路中實(shí)際可能通過(guò)的最大電流有效值 即可。考慮元件的過(guò)載能力，實(shí)際選擇時(shí)應(yīng)有1.52倍的安全裕量。計(jì)算公式為： 然后取相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)系列值。,1.2.6 晶閘管的其它派生元件(簡(jiǎn)介),雙向晶閘管從結(jié)構(gòu)和特性來(lái)說(shuō)，都可以看成是一對(duì)反向并聯(lián)的普通晶閘管。在主電極的正、反兩個(gè)方向均可用交流或直流電流觸發(fā)導(dǎo)通。,圖1-12,雙向晶閘管在第和第象限有對(duì)稱的伏安特性。,圖1-14,31,包括所有專為快速應(yīng)用而設(shè)計(jì)的晶閘管，有快速晶閘管和高頻晶閘管（10kHz以上）； FST由于允許長(zhǎng)期通過(guò)的電流有限，所以其不宜在低頻下工作。,快速晶閘管（Fast Switching ThyristorFST),32,逆導(dǎo)晶閘管

10、是將晶閘管反并聯(lián)一個(gè)二極管制作在同一管芯上的功率集成器件，這種器件不具有承受反向電壓的能力，一旦承受反向電壓即開通。,逆導(dǎo)晶閘管（Reverse Conducting ThyristorRCT）,圖1-9 逆導(dǎo)晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性 a) 電氣圖形符號(hào) b) 伏安特性,33,光控晶閘管（Light Triggered ThyristorLTT）,光控晶閘管又稱光觸發(fā)晶閘管，是利用一定波長(zhǎng)的光照信號(hào)觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管。,圖1-10 光控晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性 a) 電氣圖形符號(hào) b) 伏安特性,通態(tài)損耗是電力電子器件功率損耗的主要成因。 當(dāng)器件的開關(guān)頻率較高時(shí)，開關(guān)損耗會(huì)隨之增 大

11、而可能成為器件功率損耗的主要因素。,電氣隔離,圖2-1 電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中的系統(tǒng)組成,1.3 門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）1.3.1 GTO的結(jié)構(gòu)和工作原理,晶閘管的一種派生器件，但 可以通過(guò)在門極施加負(fù)的脈沖 電流使其關(guān)斷，因而屬于全控 型器件。 GTO為四層PNPN結(jié)構(gòu)、三端 線（A、K、G）的器件。和 晶閘管不同的是：GTO內(nèi)部是 由許多四層結(jié)構(gòu)的小晶閘管并 聯(lián)而成，這些小晶閘管的門極 和陰極并聯(lián)在一起，成為GTO元,圖1-15,圖1-15,39/89,導(dǎo)通與關(guān)斷,GTO的導(dǎo)通過(guò)程與普通晶閘管是一樣的，只不過(guò)導(dǎo)通時(shí)飽和程度較淺。晶閘管的回路增益1+2常為1.15左右，而GTO的1+2

12、非常接近1。因而GTO處于臨界飽和狀態(tài)。 而關(guān)斷時(shí)，給門極加負(fù)脈沖，即從門極抽出電流，當(dāng)兩個(gè)晶體管發(fā)射極電流IA和IK的減小使1+21時(shí)，器件退出飽和而關(guān)斷。而晶閘管導(dǎo)通之后，處于深度飽和狀態(tài)，用抽走陽(yáng)極電流的方法不能使其關(guān)斷。 GTO的多元集成結(jié)構(gòu)使得其比普通晶閘管開通過(guò)程更快，承受di/dt的能力增強(qiáng)。,GTO的主要參數(shù) GTO的許多參數(shù)都和普通晶閘管相應(yīng)的參數(shù)意義相同 電流關(guān)斷增益off 最大可關(guān)斷陽(yáng)極電流IATO與門極負(fù)脈沖電流最大值IGM之比。 off一般很小，只有5左右，這是GTO的一個(gè)主要缺點(diǎn)。 不少GTO都制造成逆導(dǎo)型，類似于逆導(dǎo)晶閘管。當(dāng)需要承受反向電壓時(shí)，應(yīng)和電力二極管串聯(lián)

13、使用。,41/89,1.3.2 電力晶體管,電力晶體管（Giant TransistorGTR）按英文直譯為巨型晶體管，是一種耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管（Bipolar Junction TransistorBJT） GTR的結(jié)構(gòu)和工作原理 GTR和GTO一樣具有自關(guān)斷能力，屬于電流控制型自關(guān)斷器件。GTR可通過(guò)基極電流信號(hào)方便地對(duì)集電極-發(fā)射極的通斷進(jìn)行控制，并具有飽和壓降低、開關(guān)性能好、電流較大、耐壓高等優(yōu)點(diǎn)。 GTR的開關(guān)時(shí)間在幾微秒以內(nèi)，比晶閘管和GTO都短很多,共射極電路的輸出特性曲線,圖1-19,2、GTR的動(dòng)態(tài)（開關(guān)）特性 晶體管有線性和開關(guān)兩種工作方式。當(dāng)只需要導(dǎo)通和關(guān)斷

14、作用時(shí)采用開關(guān)工作方式。GTR主要應(yīng)用于開關(guān)工作方式。 在開關(guān)工作方式下，用一定的正向基極電流IB1去驅(qū)動(dòng)GTR 導(dǎo)通，而用另一反向基極電流IB2迫使GTR關(guān)斷，由于GTR 不是理想開關(guān)，故在開關(guān)過(guò)程中總存在著一定的延時(shí)和存儲(chǔ)時(shí)間。,簡(jiǎn)稱P-MOSFET（Power MOSFET）。,是用柵極電壓來(lái)控制漏極電流的 開關(guān)時(shí)間在10100ns之間，其工作頻率可達(dá)100kHz以上，是主要電力電子器件中最高的。 電力MOSFET的種類 按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道。 當(dāng)柵極電壓為零時(shí)漏源極之間就存在導(dǎo)電溝道的稱為耗盡型柵極電壓大于（小于）零時(shí)才存在導(dǎo)電溝道的稱為增強(qiáng)型。 在電力MOSFET中，主要是

15、N溝道增強(qiáng)型。,1.3.3 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管,45/89,電力MOSFET的工作原理 截止 柵極和 源極間電壓為零時(shí)，無(wú)漏極電流ID，截止 導(dǎo)通 在柵極和源極之間加一正電壓UGS，當(dāng)UGS大于某一電壓值UT開啟電壓（或閾值電壓）時(shí)，導(dǎo)通。UGS超過(guò)UT越多，導(dǎo)電能力越強(qiáng)，漏極電流ID越大。 本身結(jié)構(gòu)所致，漏極和源極之間形成了一個(gè) 與MOSFET反向并聯(lián)的寄生二極管。, GTR和GTO是雙極型電流驅(qū)動(dòng)器件，由于具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，其通流能力很強(qiáng)，但開關(guān)速度較低，所需驅(qū)動(dòng)功率大，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。 電力MOSFET是單極型電壓驅(qū)動(dòng)器件，開關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小而且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。

16、 絕緣柵雙極晶體管（Insulated-gate Bipolar TransistorIGBT或IGT）綜合了GTR和MOSFET的優(yōu)點(diǎn)，因而具有良好的特性。,1.3.4 絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）,絕緣柵雙極型晶體管，簡(jiǎn)稱IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。是由P-MOSFET與雙極晶體管混合組成的電壓控制的雙極型自關(guān)斷器件。 IGBT的發(fā)展方向有兩個(gè)：一是追求更低損耗和更高速度；二是追求更大容量。,IGBT的工作原理 IGBT的驅(qū)動(dòng)原理與電力MOSFET基本相同，是一種場(chǎng) 控器件。 其開通和關(guān)斷是由柵極和發(fā)射極間的電壓UGE決定的。 當(dāng)UGE

17、為正且大于開啟電壓UGE(th)時(shí)，MOSFET內(nèi)形成溝道，并為晶體管提供基極電流進(jìn)而使IGBT導(dǎo)通。 當(dāng)柵極與發(fā)射極間施加反向電壓或不加信號(hào)時(shí)，MOSFET內(nèi)的溝道消失，晶體管的基極電流被切斷，使得IGBT關(guān)斷。,49/89,輸出特性（伏安特性） 描述的是以柵射電壓為參考變量時(shí)，集電極電流IC與集射極間電壓UCE之間的關(guān)系。 分為三個(gè)區(qū)域：正向阻斷區(qū)、有源區(qū)和飽和區(qū)。 當(dāng)UCE0時(shí)，IGBT為反向阻斷工作狀態(tài)。 在電力電子電路中，IGBT工作在開關(guān)狀態(tài)，因而是在正向阻斷區(qū)和飽和區(qū)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換。,(b),圖2-24 IGBT的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 b) 輸出特性,圖1-42電力電子器件分類“樹”

18、,IGBT為主體，第四代產(chǎn)品，制造水平2.5kV / 1.8kA，兆瓦以下首選。仍在不斷發(fā)展，與IGCT等新器件激烈競(jìng)爭(zhēng)，試圖在兆瓦以上取代GTO。 GTO：兆瓦以上首選，制造水平6kV / 6kA。 光控晶閘管：功率更大場(chǎng)合，8kV/3.5kA，裝置最高達(dá)300MVA，容量最大。 電力MOSFET：長(zhǎng)足進(jìn)步，中小功率領(lǐng)域特別是低壓場(chǎng)合，地位牢固。 功率模塊和功率集成電路是現(xiàn)代電力電子發(fā)展的一個(gè)共同趨勢(shì)。,本章小結(jié),當(dāng)前的格局:,22,1.8 電力電子器件的驅(qū)動(dòng) 晶閘管、GTO、GTR、P-MOSFET、IGBT等電力電子器件要正常工作，必須在其門極加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，各種器件對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的要求是不一樣

19、的，必須分別或分類討論。晶閘管的門極驅(qū)動(dòng)又稱為觸發(fā)，相應(yīng)的門極驅(qū)動(dòng)電路又稱觸發(fā)電路。,1.8.1 晶閘管的門極驅(qū)動(dòng)（觸發(fā)） 晶閘管陽(yáng)極加正向電壓后，還須在門極與陰極間加上觸發(fā)電壓，才能從阻斷變?yōu)閷?dǎo)通。 1、對(duì)觸發(fā)電路的要求 1）為減小門極損耗，應(yīng)采用脈沖觸發(fā)信號(hào)。 2）觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率，并留有一定的裕量。 3）脈沖應(yīng)有一定的寬度，前沿盡可能陡，使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽(yáng)極電流能迅速上升超過(guò)掣住電流而維持導(dǎo)通。對(duì)感性負(fù)載，觸發(fā)脈沖應(yīng)為寬脈沖或雙窄脈沖；有些需強(qiáng)觸發(fā)脈沖。 4）觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的陽(yáng)極電壓同步，脈沖移相范圍必須滿足電路要求。,2、常用的觸發(fā)脈沖信號(hào),圖1-34,（a）為正弦波觸

20、發(fā)脈沖信號(hào)。前沿不陡，觸發(fā)準(zhǔn)確性差，僅用在觸發(fā)要求不高的場(chǎng)合； （b）尖脈沖。生成較容易，電路簡(jiǎn)單，也用于觸發(fā)要求不高的場(chǎng)合； （c）矩形脈沖； （d）強(qiáng)觸發(fā)脈沖。前沿陡，寬度可變，有強(qiáng)觸發(fā)功能，適用于大功率場(chǎng)合； （e）雙窄脈沖。有強(qiáng)觸發(fā)功能，變壓器耦合效率高，用于控制精度較高，感性負(fù)載的裝置； （f）脈沖列。具有雙窄脈沖的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。,3、脈沖觸發(fā)電路與晶閘管的連接方式1.直接連接：操作不安全，主電路干擾觸發(fā)電路。 2.光耦合器連接：輸入和輸出間電隔離，絕緣性能好，抗干 擾能力強(qiáng)。3.脈沖變壓器耦合連接：有良好的電氣絕緣。,圖1-35,1.8.2 電流型全控電力電子器件的門極驅(qū)動(dòng) GT

21、O和GTR都是電流驅(qū)動(dòng)型器件。,1、GTO的門極驅(qū)動(dòng) （1）GTO的門極驅(qū)動(dòng)信號(hào) GTO的門極電流、電壓控制波形對(duì)GTO的特性有很大影響。GTO門極電流、電壓控制波形分開通和關(guān)斷兩部分，推薦的波形形狀如圖1-36所示。圖中實(shí)線為門極電流波形，虛線為門極電壓波形。 為正向直流觸發(fā)電流， 為最大反向門極電流。,開通時(shí)，門極電流脈沖前沿陡度大，一般為510A/S，門極正脈沖電流的幅度比規(guī)定的額定直流觸發(fā)電流應(yīng)大310倍，正脈沖寬度一般為1060S，而后沿應(yīng)盡量平緩些。 關(guān)斷時(shí)，關(guān)斷脈沖電流上升率一般為1050A/S。脈沖應(yīng)具有一定的寬度，關(guān)斷脈沖電流的幅度一般為(1/81/3) ，其后沿也應(yīng)盡量平緩

22、些。,圖1-36,(2)GTO的門控驅(qū)動(dòng)電路,圖1-37,圖1-37為一雙電源供電的門極驅(qū)動(dòng)電路。該電路由門極導(dǎo)通電路、門極關(guān)斷電路和門極反偏電路組成。該電路可用于三相GTO逆變電路。,2、GTR的基極驅(qū)動(dòng) （1）GTR的基極驅(qū)動(dòng)電流信號(hào) 為減少開關(guān)損耗，提高開關(guān)速度，GTR要求的比較理想的基極電流波形如圖1-38所示。,圖1-38,使GTR開通的基極驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)應(yīng)使GTR工作在準(zhǔn)飽和狀態(tài)，避免其進(jìn)入放大區(qū)和深飽和區(qū)。 關(guān)斷GTR時(shí)，施加一定的負(fù)基極驅(qū)動(dòng)電流有利于減小開關(guān)時(shí)間和開關(guān)損耗，關(guān)斷后同樣應(yīng)在基射極之間施加一定幅值（6V左右）的負(fù)偏壓。用于GTR開通和關(guān)斷的正、負(fù)驅(qū)動(dòng)電流的前沿上升時(shí)間

23、應(yīng)小于1微秒，以保證它能快速導(dǎo)通和關(guān)斷。,2）GTR的驅(qū)動(dòng)電路 圖1-39給出了一種GTR的驅(qū)動(dòng)電路。它包括電氣隔離和晶體管放大兩個(gè)部分。,圖1-39,1.8.3 電壓型全控電力電子器件的門極驅(qū)動(dòng) P-MOSFET和IGBT都是電壓驅(qū)動(dòng)型器件。,1、P-MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng) （1）P-MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)：對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的要求有： 1）觸發(fā)脈沖有足夠快的上升和下降速度，即脈沖沿要陡。 2）為使P-MOSFET可靠觸發(fā)導(dǎo)通，觸發(fā)電壓應(yīng)高于開啟電壓，但不得超過(guò)最大觸發(fā)額定電壓。觸發(fā)電壓也不能過(guò)低，否則會(huì)使通態(tài)電阻增大，降低抗干擾能力。 3）驅(qū)動(dòng)電路的輸出電阻應(yīng)低，開通時(shí)以低電阻對(duì)柵極電容充電，

24、關(guān)斷時(shí)為柵極電荷提供低電阻放電回路，以提高P-MOSFET的開關(guān)速度。 4）為防止誤導(dǎo)通，在P-MOSFET截止時(shí)應(yīng)提供負(fù)的柵源電壓。,2、P-MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路,（1）柵極直接驅(qū)動(dòng)電路,圖1-40,(2）隔離式柵極驅(qū)動(dòng)電路,圖1-41,2、IGBT的柵極驅(qū)動(dòng) （1）IGBT的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào) IGBT具有與P-MOSFET相似的輸入特性和高輸入阻抗，驅(qū)動(dòng)電路相對(duì)比較簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)功率也比較小。 IGBT對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)及電路有以下基本要求： 1）驅(qū)動(dòng)脈沖的上升和下降沿要陡：開通電壓前沿陡可使IGBT快速開通，減小開通損耗；關(guān)斷電壓后沿足夠陡，并在G-E極間加適當(dāng)?shù)姆雌珘?，有助于IGBT快速關(guān)斷。用內(nèi)阻

25、小的驅(qū)動(dòng)源對(duì)G極電容充放電，可保證有足夠陡的前、后沿。 2）驅(qū)動(dòng)功率足夠大：IGBT開通后，柵極驅(qū)動(dòng)源應(yīng)能提供足夠的功率及電壓、電流幅值，使IGBT總處于飽和狀態(tài)，不因退出飽和而損壞。,3）合適的正向驅(qū)動(dòng)電壓。 4）合適的負(fù)偏壓：為縮短關(guān)斷時(shí)間，需施加負(fù)偏壓，并提高抗干擾能力。反偏壓一般取-2-10V。 5）合理的柵極電阻：在開關(guān)損耗不太大的情況下，應(yīng)選用較大的柵極電阻。電阻范圍為1400。 6）IGBT多用于高壓場(chǎng)合，故驅(qū)動(dòng)電路與控制電路應(yīng)嚴(yán)格隔離。 符合上述要求的IGBT典型驅(qū)動(dòng)電壓波形如下圖所示。,圖1-42,（2）IGBT的驅(qū)動(dòng)電路,1）脈沖變壓器直接驅(qū)動(dòng)IGBT的驅(qū)動(dòng)電路,圖1-43,2）IGBT專用驅(qū)動(dòng)模塊,圖1-45,1.9 電力電子器件的保護(hù),1、GTO的保護(hù) GTO主要用于大容量變流器中，最嚴(yán)重的問(wèn)題是短路過(guò)電流故障。 （1）過(guò)電流的原因 過(guò)電流包括過(guò)載和短路兩種情況，嚴(yán)重的是短路過(guò)電流情況。短路