电力电子技术-第二章电力电子器件2.4讲解.docx

第 二 章 第 4 节  绪论 典型全控型器件  授课 2 学时 时数 教学目的 目的和要求： 掌握 GTO、GTR、电力 MOSFET 三种全控型器件的工作原理、 与要求 教学难点 与重点 互动内容  基本特性、主要参数以及选择和使用中应注意问题。 掌握集中典型全控型器件的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用。 课堂提问和讨论 自学内容 无 （现代化） 授课方法 作业 思考题  讲授 多媒体 教学手段 无 第二章 电力电子器件 前面学习了不可控器件 -电力二极管、半控型器件 -晶闸管 2.4 典型全控型器件 全控型器件的特点：通过门极的控制既可以使其开通，也可以使其关断。 全控型电力电子器件的典型代表：门极可关断、电力晶体管、电力场效应晶体管（就是通常所说的电力 MOSFET/MOS管）、绝缘栅双极晶体管（通常所说的 IGBT）。 全控型器件实际上发展很快，不止这些，简要学习这几种典型全控型器件的基本原理，对以后理解和使用其他全控型器件有帮助。 门极可关断晶闸管——顾名思义，它是晶闸管家族中的一种，它的出现是比较早的。 50 年代后期，出现了 晶闸管，从而诞生了一门崭新的学科—电力电子学， 60 年代初，门极可关断晶闸管出现了，但全控型器件真正 的发展，是到 20 世纪 80 年代以后。 在 20 世纪 50 年代后期到 70 年代，以晶闸管为中心的半控型器件，占据着电力电子学的舞台。正是因为晶闸管的出现，才产生了电力电子学，他得到了迅速发展。 到 80 年代以后，全控型器件逐渐成为主流，某种程度上来说，取代了半控型器件晶闸管的中心位置，当然，半控型器件晶闸管也很重要，但不占据主要位置了。 由于全控型器件的发展，使电力电子装置的性能更完善、控制更方便，对电力电子学的发展起到了很重要的作用。 这门课主要是介绍各种电路，各种电路是以各种电力电子器件为基础的。各种器件里，我们介绍了很多，有 三种器件在本课中占主导地位， 一种是半控型晶闸管， 虽然它在电力电子学中不再占中心位置， 但仍然用处很大， 还是很重要的一种器件，很多电路会使用它。另外两种就是电力 MOSFET，在小功率场合用得最多，再就是 IGBT （绝缘栅双极晶体管） ，在中大功率场合占主流位置，它也是重点介绍的器件。 从门极可关断晶闸管入手。 1 一般说 GTO，不说门极可关断晶闸管 顾名思义，它是晶闸管的一种派生器件，是晶闸管家族中的一种，但它和晶闸管有很大区别。晶闸管有很多种，主导是普通晶闸管，除此之外，还有快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管，都属于半控型器件，而 GTO虽然是晶闸管的一种，但被划到全控型器件中去了。因为它主要的特点是，通过门极的控制，不但能使其导通，也能使其关断，在门极施加负脉冲就可使其关断。 * 现在基本上是大功率的晶闸管用的比较多，但如果需要全控型，那还是选择 GTO，所以， GTO还是有 很大的市场。 * GTO既然是晶闸管的一种，必然有很多地方和晶闸管一样，在结构上，都是 PNPN四层半导体结构，外部 引出三个端子：阳极、阴极、门极（控制极） 。 G K G KG A N 2 P2 N2 G N1 K P1 A  阴极 K接在 N上 门极 a) b) c)  阳极 A接在 P上 图1-13 3英寸、4 英寸甚至 6 英寸的， * GTO 与晶闸管的不同点之一：一般的晶闸管就是一个完整的晶闸管，不管是 就是一个晶闸管，而 GTO 是一种多元结构，像图 a 中，画了 4 圈，每圈里都有很多短线，每一条短线实际上就 是一个 GTO 元，所以，它是由很多小 GTO合起来，构成一个大的 GTO，中间是管芯。 书： 1、注意电气图形符号 2、这些 GTO元的阴极和门极在器件内部并联在一起，这是为了便于实现门极控制关断。 2 对 GTO 的分析仍然可以通过双晶体管模型来分析，这个模型在讲晶闸管时已经说过，它是 P1N1P2N2 四 四层结构，把它剖成一个 P1N1P2 构成的 PNP 晶闸管 V1 和一个 N1P2N2 构成的 NPN 晶闸管 V2，特点是 V1 的基极就是 V2 的集电极。构成了一个整体。 对于 GTO来说，从原理上说，如果在 G（门极）加一个负脉冲（ V2 的基极加一个负脉冲） ，则 V2 基极电流↓，则 Ic2↓，则 Ic1↓（对于 V1）， Ic1 ↓，进一步减小 V2 的基极电流， Ic2 又会↓，这是一个正反馈 过程，最终，管子就会关断。但一般的晶闸管，是没法这么说的，这主要是由于 GTO在结构上有很多不 同于普通晶闸管的特点，使它能够通过门极加负电流，使它关断。 正反馈：对反馈的信息进行促进，如，锅炉内某部分温度升高，通过反馈，锅炉内温度越来越高负反馈：对反馈的信息