汽车电力电子及电力驱动-1演示教学.ppt

A G K a) AK 光强度 强 弱 b) O U I A ■光控晶闸管（Light Triggered Thyristor——LTT） ◆是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。 ◆由于采用光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，而且可以避免电磁干扰的影响，因此光控晶闸管目前在高压大功率的场合。 光控晶闸管的电气图形符 号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏安特性 全控器件——典型全控型器件 ■门极可关断晶闸管在晶闸管问世后不久出现。 ■20世纪80年代以来，电力电子技术进入了一个 崭新时代。 ■典型代表——门极可关断晶闸管、电力晶体管、 电力场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管。 电力MOSFET IGBT单管及模块 1、门极可关断晶闸管 ■晶闸管的一种派生器件，但 可以通过在门极施加负的脉冲 电流使其关断，因而属于全控 型器件。 ■GTO的结构和工作原理 ◆GTO的结构 ?是PNPN四层半导体结构。 ?是一种多元的功率集成 器件，虽然外部同样引出3个 极，但内部则包含数十个甚 至数百个共阳极的小GTO 元，这些GTO元的阴极和门 极则在器件内部并联在一起。 GTO的内部结构和电气图形符号 各单元的阴极、门极间隔排列的图形 并联单元结构断面示意图 电气图形符号 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理 a) 双晶体管模型 b) 工作原理 ◆GTO的工作原理 ?仍然可以用如图所示的双晶体管模型来分析，T1、T2的共基极电流增益分别是?1、?2。?1+?2=1是器件临界导通的条件，大于1导通，小于1则关断。 ?GTO与普通晶闸管的不同 √设计?2较大，使晶体管T2控制 灵敏，易于GTO关断。 √导通时?1+?2更接近1，导通时接近临界饱和，有利门极控制关断，但导通时管压降增大。 √多元集成结构，使得P2基区横向电阻很小，能从门极抽出较大电流。 */89 ?GTO的导通过程与普通晶闸管是一样的， 只不过导通时饱和程度较浅。 ?而关断时，给门极加负脉冲，即从门极抽 出电流，当两个晶体管发射极电流IA和IK的 减小使?1+?21时，器件退出饱和而关断。 ?GTO的多元集成结构使得其比普通晶闸管 开通过程更快，承受di/dt的能力增强。 */89 ■GTO的动态特性 ◆开通过程与普通晶闸管类似。 ◆关断过程 ?储存时间ts 下降时间tf 尾部时间tt ?通常tf比ts小得多，而tt比ts要长。 ?门极负脉冲电流幅值越大，前沿越陡， ts就越短。使门极负脉冲的后沿缓慢衰减，在tt阶段仍能保持适当的负电压，则可以缩短尾部时间。 GTO的开通和关断过程电流波形 O t 0 t i G i A I A 90% I A 10% I A t t t f t s t d t r t 0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 抽取饱和导通时储存的大量载流子的时间 等效晶体管从饱和区退至放大区，阳极电流逐渐减小时间 残存载流子复合所需时间 */89 ■GTO的主要参数 ◆GTO的许多参数都和普通晶闸管相应的参数意义相同。 ◆最大可关断阳极电流IATO ?用来标称GTO额定电流。 ◆电流关断增益?off ?最大可关断阳极电流IATO与门极负脉冲电流最大值IGM之比。 ??off一般很小，只有5左右，这是GTO的一个主要缺点。 ◆开通时间ton ?延迟时间与上升时间之和。 ?延迟时间一般约1~2?s，上升时间则随通态阳极电流值的增大而 增大。 ◆关断时间toff ?一般指储存时间和下降时间之和，而不包括尾部时间。 ?储存时间随阳极电流的增大而增大，下降时间一般小于2?s。 ■不少GTO都制造成逆导型，类似于逆导晶闸管。当需要承受反向电 压时，应和电力二极管串联使用。 2、电力晶体管 ■电力晶体管（Giant Transistor——GTR） 按英文直译为巨型晶体管，是一种耐高电压、 大电流的双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor——BJT） ■GTR的结构和工作原理 ◆与普通的双极结型晶体管基本原理是一 样的。 ◆最主要的特性是耐压高、电流大、开关 特性好。 */89 ◆ GTR的结构 ?采用至少