《电力电子应用技术——设计、仿真与实践（微课版）》PPT任务2 电子镇流器的设计、仿真与实践.pptx

电力电子技术系列课程电力电子技术·PowerElectronics第2章电子镇流器的设计、仿真与实践2024/6/28

电力电子技术目录2.逆变电路4.电子镇流器的实践调试1.全控型器件3.电子镇流器的设计与仿真

2.1全控型器件2.1.1电力晶体管2.1.2电力场效应晶体管2.1.3绝缘栅双极型晶体管基本结构与工作原理GTR的基本结构与信息电子电路中的晶体管相似，都是由3层半导体形成两个PN结构成的器件，也有PNP和NPN两种类型，其基本结构及电气图形符号如图所示。1GTR的基本结构（a）NPN型（b）PNP型

2.1全控型器件2.1.1电力晶体管2.1.2电力场效应晶体管2.1.3绝缘栅双极型晶体管基本结构与工作原理单管GTR的电流增益低，将给基极驱动电路造成负担。提高电流增益的一种有效方式是由两个或多个晶体管复合而成达林顿结构1达林顿结构（a）结构形式（b）原理图

2.1全控型器件2.1.1电力晶体管2.1.2电力场效应晶体管2.1.3绝缘栅双极型晶体管基本结构与工作原理为了简化GTR的驱动电路，减小控制电路的功率，常将达林顿结构GTR做成GTR模块1GTR模块图1?40GTR模块的内部电路

2.1全控型器件2.1.1电力晶体管2.1.2电力场效应晶体管2.1.3绝缘栅双极型晶体管基本结构与工作原理1为从基极注入的越过正向偏置发射结的空穴；2为与电子复合的空穴；3为因热骚动产生的载流子构成的集电结漏电流；4为越过集电结形成的集电极电流的电子；5为发射极电子流在基极中因复合而失去的电子。1GTR内部图1?41GTR共发射极接法及内部载流子示意图

2.1全控型器件2.1.1电力晶体管2.1.2电力场效应晶体管2.1.3绝缘栅双极型晶体管基本特征GTR的输入特性如图1?42（a）所示，表示加在基—射极间的电压UBE与所产生的基极电流IB的关系。GTR的输出特性如图1?42（b）所示，表示GTR在共发射极接法时集电极电压UCE与集电极电流IC的关系。随着Ib从小到大的变化，GTR经过截止区、线性放大区、准饱和区和深饱和区四个区域。GTR一般工作在开关状态，即对应截止区和深饱和区，但在开关切换过程中，要经过放大区和准饱和区。2静态特性（a）输入特性（b）输出特性

2.1全控型器件2.1.1电力晶体管2.1.2电力场效应晶体管2.1.3绝缘栅双极型晶体管基本特征开通特性是指GTR在导通过程中基极电流ib、集电极电流ic与时间的关系，如图1?43所示。GTR基极注入驱动电流ib，这时并不立即产生集电极电流ic，ic是逐渐上升达到饱和值ICS的。GTR开通时间ton由延迟时间td和上升时间tr组成。GTR基极加一个负的电流脉冲，集电极电流ic是逐渐减小到零的。GTR的关断时间toff由储存时间ts和下降时间tf组成.2动态特性图1?43GTR动态特性

2.1全控型器件2.1.1电力晶体管2.1.2电力场效应晶体管2.1.3绝缘栅双极型晶体管基本特征?2主要参数序号名称符号说明1集-射极击穿电压2集-射极饱和压降3基极正向压降4集电极电流最大值5基极电流最大值6最高结温7最大耗散功率

2.1全控型器件2.1.1电力晶体管2.1.2电力场效应晶体管2.1.3绝缘栅双极型晶体管电力MOSFET结构上与信息电子电路中的场效应晶体管（简称信号MOS管）有较大区别。电力MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为VMOSFET（VerticalMOSFET)，漏极到源极的电流垂直于芯片表面流过，这种结构大大提高了器件的耐压和通流能力电力MOSFET结构图1?44电力MOSFET单元结构（a）N沟道（b）P沟道基本结构与工作原理1

2.1全控型器件2.1.1电力晶体管2.1.2电力场效应晶体管2.1.3绝缘栅双极型晶体管电力MOSFET的电气图形符号如图所示，三个电极分别是源极S、漏极D和栅极G；虚线部分为寄生二极管又称体二极管。体二极管是电力MOSFET源极S的P区和漏极D的N区形成的寄生二极管，是电力MOSFET不可分割的整体。体二极管的存在使电力MOSFET失去反向阻断能力。电力MOSFET的电气图形符号（a）N沟道（b）P沟道电力MOSFET的电气图形符号基本结构与工作原理1

2.1全控型器件2.1.1电力晶体管2.1.2电力场效应晶体管2.1.3绝缘栅双极型晶体管?静态特性-转移特性电力MOSFET的转移特性基本特征2

2.1全控型器件2.1.1电力晶体管2.1.2电力场效应晶体管2.1.3绝缘栅双极型晶体管输出特性是指以栅源电压UGS为参变量，电力MOSFET的漏极电流ID和漏源极电压UDS之间的关系，如图所示，电力MOSFET的输出特性分为截止区、饱和区、非饱和区，分别与GTR