电力电子(模板)第1章

电力电子技术,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,制作单位,上海交通职业技术学院,港口机械系,任课教,师,师,傅雅萍,第1章 晶闸管概述,第4章 晶闸管的触发电路,第5章 交流电力控制电路,使用教材,第2章 可控整流电路,电力电,子,子技术,第6章 有源逆变电路,第7章 无源逆变电路,第8章 直流斩波电路,第3章 晶闸管的串、并联及保护,绪,论,论,电力电,子,子技术,是,是电力,、,、电子,和,和控制,技,技术相,结,结合的,边,边缘学,科,科，自1958年第,一,一个工,业,业用普,通,通晶闸,管,管诞生,以,以来，,电,电力电,子,子技术,有,有了很,大,大的发,展,展，由,各,各种电,力,力电子,器,器件组,成,成的功,率,率变换,装,装置应,用,用于从,航,航空航,天,天到家,用,用电器,的,的各个,领,领域。,绪,论,论,电力电,子,子设备,发,发展的,特,特点是,：,：,（1）,微机和,现,现代控,制,制理论,的,的应用,，,，使电,力,力电子,设,设备走,出,出了过,去,去仅进,行,行将交,、,、直流,变,变换用,做,做一般,工,工业直,流,流电源,的,的初级,阶,阶段，,开,开拓了,高,高科技,领,领域的,应,应用。,（2）,完善的,电,电路理,论,论及新,的,的设计,方,方法，,使,使产品,性,性能更,先,先进、,更,更符合,生,生产实,际,际的需,要,要。,绪,论,论,（3）,微电子,技,技术与,电,电力电,子,子技术,开,开始相,互,互渗透,结,结合，,使,使电力,电,电子设,备,备效率,提,提高、,速,速度更,快,快、使,用,用更方,便,便。,（4）,电路拓,扑,扑技术,和,和结构,标,标准化,加,加快了,新,新产品,的,的开发,步,步伐。,绪,论,论,交流电,路,路是以,电,电力半,导,导体器,件,件为核,心,心，通,过,过不同,电,电路的,拓,拓扑和,控,控制方,法,法来实,现,现对电,能,能的转,换,换和控,制,制。它,的,的基本,功,功能是,使,使交流,（,（AC,）,）和直,流,流（DC）电,能,能互相,转,转换。,它,它有以,下,下几种,类,类型：,绪,论,论,（1）,可,可控整,流,流器AC/DC。把,交,交流电,压,压变换,成,成固定,或,或可调,的,的直流,电,电压。,（2）,有,有源逆,变,变器DC/AC。把,直,直流电,压,压变换,成,成为频,率,率固定,或,或可调,的,的交流,电,电压。,（3）,变,变频器AC/AC。,把,把频率,固,固定或,变,变化的,交,交流电,变,变换成,频,频率可,调,调或固,定,定的交,流,流电。,（4）,直,直流斩,波,波器DC/DC。把,固,固定或,变,变化的,直,直流电,压,压变为,可,可调或,固,固定的,直,直流电,压,压。,绪,论,论,总之，,由,由于电,力,力半导,体,体器件,制,制造技,术,术的发,展,展，主,电,电路结,构,构和控,制,制技术,的,的开发,，,，以及,设,设备应,用,用技术,的,的开发,，,，使电,力,力电子,技,技术在,大,大功率,整,整流、,直,直流传,动,动、交,流,流传动,、,、直流,输,输电、,功,功率变,换,换、晶,闸,闸管电,源,源、电,力,力电子,开,开关等,方,方面的,应,应用日,益,益扩大,。,。,第,1,章晶,闸,闸管概,述,述,晶闸管,是,是指具,有,有三个,以,以上的PN结,，,，其主,电,电压,电流,特,特性至,少,少在一,个,个象限,内,内具有,导,导通、,阻,阻断两,个,个稳定,状,状态，,且,且可在,这,这两个,稳,稳定状,态,态之间,进,进行转,换,换的半,导,导体器,件,件。,第,1,章晶,闸,闸管概,述,述,晶闸管,是,是由多,种,种器件,组,组成的,家,家族，,而,而被广,泛,泛使用,的,的普通,晶,晶闸管,则,则是这,个,个家族,中,中的一,员,员，俗,称,称可控,硅,硅整流,器,器（SCR，Silicon ControlledRectifier），,简,简称可,控,控硅，,其,其规范,术,术语是,反,反向阻,断,断三端,晶,晶闸管,。,。,电力电,子,子技术,1.1晶闸管,的,的结构,和,和工作,原,原理,1.2晶闸管,的,的特性,1.3晶闸管,的,的主要,参,参数,1.4双向晶,闸,闸管,1.5功率晶,体,体管,1.6功率场,效,效应晶,体,体管,1.7绝缘栅,双,双极晶,体,体管,第,1,章晶,闸,闸管概,述,述,1.1,晶闸管,的,的结构,和,和工作,原,原理,1956年美,国,国贝尔,实,实验,室,室发明,了,了晶闸,管,管。,1957年美,国,国通用,电,电气公,司,司开发,出,出第一,只,只晶闸,管,管产品,。,。,1958年商,业,业化。,开辟了,电,电力电,子,子技术,迅,迅速发,展,展和广,泛,泛应用,的,的崭新,时,时代。,20,世,世纪80,年,年代,以,以来,，,，开,始,始被,全,全控,型,型器,件,件取,代,代。,1.1.1,晶,晶闸,管,管的,结,结构,a),外,外,形,形b),结,结构c),电,电,气,气图,形,形符,号,号,G,1.1.1,晶,晶闸,管,管的,结,结构,外形,有,有,螺栓,型,型,和,平板,型,型,两种,封,封装,。,。,有三,个,个联,接,接端,。,。,螺栓,型,型封,装,装，,通,通常,螺,螺栓,是,是其,阳,阳极,，,，能,与,与散,热,热器,紧,紧密,联,联接,且,且安,装,装方,便,便。,平板,型,型晶,闸,闸管,可,可由,两,两个,散,散热,器,器将,其,其夹,在,在中,间,间。,常用,晶,晶闸,管,管的,结,结构,螺栓,型,型晶,闸,闸管,晶闸,管,管模,块,块,平板,型,型晶,闸,闸管,外,外形,及,及结,构,构,1.1.2,晶,晶闸,管,管的,工,工作,原,原理,晶闸,管,管导,通,通/,关,关断,实,实验,电,电路,图,图,1.1.2,晶,晶闸,管,管的,工,工作,原,原理,归纳,以,以上,实,实验,结,结果,，,，可,见,见：,1),晶,晶,闸,闸管,导,导通,的,的条,件,件,阳极,加,加正,向,向电,压,压，,同,同时,门,门极,加,加合,适,适的,正,正向,触,触发,电,电压,。,。,2),晶,晶,闸,闸管,关,关断,的,的条,件,件,使流,过,过晶,闸,闸管,的,的阳,极,极电,流,流小,于,于维,持,持电,流,流或,突,突加,反,反向,电,电压,。,。,3),晶,晶,闸,闸管,的,的特,点,点,单,单向,导,导电,性,性；,属,属半,控,控型,半,半导,体,体器,件,件；,属,属电,流,流控,制,制器,件,件。,1.1.2,晶,晶闸,管,管的,工,工作,原,原理,晶闸,管,管的,工,工作,原,原理,示,示意,图,图,晶闸,管,管导,通,通的,工,工作,原,原理,可,可以,用,用双,晶,晶体,管,管模,型,型来,解,解释,1.1.2,晶,晶闸,管,管的,工,工作,原,原理,S闭,合,合前,：,：,I,G=0,I,b2=0,I,c2=0,I,b1=0,I,c1=0,，,，,三,三极,管,管V1和V2,均,均处,于,于截,止,止状,态,态，,晶,晶闸,管,管处,于,于正,向,向阻,断,断状,态,态。,开关S闭,合,合,，,则外,电,电路,向,向门,极,极注,入,入电,流,流,I,G，,也,也就,是,是注,入,入驱,动,动电,流,流，,该,该电,流,流最,初,初就,是,是晶,体,体管V2,的,的基,极,极电,流,流,I,b2,，,，即,产,产生,集,集电,极,极电,流,流,I,c2,，,，它,又,又是,晶,晶体,管,管V1的,基,基极,电,电流,，,，经V1,放,放大,后,后产,生,生集,电,电极,电,电流,I,c1,，,，而,I,c1,此,此时,等,等于,1,2,I,b2,，,，比,最,最初,的,的驱,动,动电,流,流,I,G大,了,了许,多,多。,使,使V2的,基,基极,电,电流,进,进一,步,步增,大,大，,如,如此,形,形成,强,强烈,的,的正,反,反馈,，,，最,后,后V1和V2,完,完全,进,进入,饱,饱和,状,状态,，,，即,晶,晶闸,管,管导,通,通。,1.2.1,晶,晶闸,管,管的,阳,阳极,伏,伏安,特,特性,第I,象,象限,的,的是,正,正向,特,特性,第III,象,象限,的,的是,反,反向,特,特性,1.2.1,晶,晶闸,管,管的,阳,阳极,伏,伏安,特,特性,1),正,正,向,向伏,安,安特,性,性,晶闸,管,管在,门,门极,开,开路(,I,G=0),的,的情,况,况下,，,，在,阳,阳极,与,与阴,极,极间,施,施加,一,一定,的,的正,向,向阳,极,极电,压,压，,器,器件,也,也仍,处,处于,正,正向,阻,阻断,状,状态,，,，只,有,有很,小,小的,正,正向,漏,漏电,流,流流,过,过。,外加,的,的阳,极,极正,向,向电,压,压在,其,其转,折,折电,压,压以,下,下时,，,，只,要,要在,门,门极,注,注入,适,适当,的,的电,流,流(,一,一般,为,为毫,安,安级)，,器,器件,也,也会,立,立即,进,进入,正,正向,导,导通,状,状态,。,。,1.2.1,晶,晶闸,管,管的,阳,阳极,伏,伏安,特,特性,2),反,反,向,向伏,安,安特,性,性,晶闸,管,管承,受,受反,向,向阳,极,极电,压,压时,，,，由,于,于J1、J3,结,结处,于,于反,向,向偏,置,置状,态,态，,晶,晶闸,管,管流,过,过的,电,电流,仅,仅由,各,各区,少,少数,载,载流,子,子形,成,成，,只,只有,极,极小,的,的反,向,向漏,电,电流,通,通过,，,，这,就,就是,器,器件,的,的反,向,向阻,断,断状,态,态。,随着,反,反向,电,电压,的,的增,加,加，,穿,穿过J2,结,结的,少,少数,载,载流,子,子稍,有,有增,加,加，,反,反向,漏,漏电,流,流逐,渐,渐增,大,大。,1.2.2,晶,晶闸,管,管的,门,门极,伏,伏安,特,特性,P,GM,B,C,D,A,E,G,F,L,K,0,I,FGM,U,GT,U,FGM,I,GT,U,GT,U,GD,I,GT,I,GD,A,B,C,I,H,J,1.2.2,晶,晶闸,管,管的,门,门极,伏,伏安,特,特性,图中ABCGFED所,围,围成,的,的区,域,域为,可,可靠,触,触发,区,区,图中,阴,阴影,部,部分,为,为不,触,触发,区,区,图中ABCJIH,所,所围,成,成的,区,区域,为,为不,可,可靠,触,触发,区,区,1.3.1,晶,晶闸,管,管的,电,电压,参,参数,断态,重,重复,峰,峰值,电,电压,U,DRM,在,在门,极,极断,路,路而,结,结温,为,为额,定,定值,时,时，,允,允许,重,重复,加,加在,器,器件,上,上的,正,正向,峰,峰值,电,电压,。,。,反向,重,重复,峰,峰值,电,电压,U,RRM,在,在门,极,极断,路,路而,结,结温,为,为额,定,定值,时,时，,允,允许,重,重复,加,加在,器,器件,上,上的,反,反向,峰,峰值,电,电压,。,。,通态,（,（峰,值,值）,电,电压,U,T,晶,晶闸,管,管通,以,以某,一,一规,定,定倍,数,数的,额,额定,通,通态,平,平均,电,电流,时,时的,瞬,瞬态,峰,峰值,电,电压,。,。,1.3.2,晶,晶闸,管,管的,电,电流,参,参数,通态,平,平均,电,电流,I,T(AV,）,）,在,在环,境,境温,度,度为40,C和,规,规定,的,的冷,却,却状,态,态下,，,，稳,定,定结,温,温不,超,超过,额,额定,结,结温,时,时所,允,允许,流,流过,的,的最,大,大工,频,频正,弦,弦半,波,波电,流,流的,平,平均,值,值。,标,标称,其,其额,定,定电,流,流的,参,参数,。,。,使,使用,时,时应,按,按有,效,效值,相,相等,的,的原,则,则来,选,选取,晶,晶闸,管,管。,维持,电,电流,I,H,使,使晶,闸,闸管,维,维持,导,导通,所,所必,需,需的,最,最小,电,电流,。,。,1.3.2,晶,晶闸,管,管的,电,电流,参,参数,擎住,电,电流,I,L,晶,晶闸,管,管刚,从,从断,态,态转,入,入通,态,态并,移,移除,触,触发,信,信号,后,后，,能,能,维,维持,导,导通,所,所需,的,的最,小,小电,流,流。,对,对同,一,一晶,闸,闸管,来,来说,，,，通,常,常IL约,为,为IH的24倍,。,。,浪涌,电,电流,I,TSM,指,指由,于,于电,路,路异,常,常情,况,况引,起,起的,并,并使,结,结温,超,超过,额,额定,结,结温,的,的不,重,重复,性,性最,大,大正,向,向过,载,载电,流,流,。,。,1.3.3,晶,晶闸,管,管的,动,动态,参,参数,1),断,断,态,态电,压,压临,界,界上,升,升率du/dt,这是,指,指在,额,额定,结,结温,和,和门,极,极开,路,路的,情,情况,下,下，,不,不导,致,致晶,闸,闸管,从,从断,态,态到,通,通态,转,转换,的,的外,加,加电,压,压最,大,大上,升,升率,。,。如,果,果电,压,压上,升,升率,过,过大,，,，使,充,充电,电,电流,足,足够,大,大，,就,就会,使,使晶,闸,闸管,误,误导,通,通。,使,使用,中,中实,际,际电,压,压上,升,升率,必,必须,低,低于,此,此临,界,界值,。,。,1.3.3,晶,晶闸,管,管的,动,动态,参,参数,2),通,通,态,态电,流,流临,界,界上,升,升率di/dt,这是,指,指在,规,规定,条,条件,下,下，,晶,晶闸,管,管能,承,承受,而,而无,有,有害,影,影响,的,的最,大,大通,态,态电,流,流上,升,升率,。,。如,果,果电,流,流上,升,升太,快,快，,则,则晶,闸,闸管,刚,刚一,开,开通,，,，便,会,会有,很,很大,的,的电,流,流集,中,中在,门,门极,附,附近,的,的小,区,区域,内,内，,从,从而,造,造成,局,局部,过,过热,而,而使,晶,晶闸,管,管损,坏,坏。,1.3.4,器,器件,的,的型,号,号,通态,平,平均,电,电压,组,组别,额定,电,电压,额定,电,电流,表示,普,普通,晶,晶扎,闸,闸管,表示,闸,闸流,特,特性,1.4,双,双,向,向晶,闸,闸管,双向,晶,晶闸,管,管（TRIAC，BidirectionalTriode,Thyrister，TriodeACSwitch,）,）是,把,把两,个,个反,并联的晶,闸,闸管集成,在,在同一硅,片,片上，用,一,一个门,极控制触,发,发的组合,型,型器件。,1.4,双,双向晶,闸,闸管,双向晶闸,管,管的电气,图,图形符号,和,和伏安特,性,性图,1.4,双,双向晶,闸,闸管,双向晶闸,管,管（TRIAC）内部结构,可,可看做两,只,只普通晶,闸,闸管反向,并,并联，引,出,出的三个,端,端子为主,极,极T1，T2和门,极,极G。它,具,具有正、,反,反向对称,的,的伏安特,性,性，主要,参,参数有断,态,态重复峰,值,值电压和,额,额定通态,电,电流，因,双,双向晶闸,管,管正,、反向都,能,能触发导,通,通，所以,额,额定通态,电,电流为有,效,效值。,1.5,功,功率晶,体,体管,术语用法,：,：,电力晶体,管,管（GiantTransistorGTR，,直,直译为巨,型,型晶体管,）,）,耐高电压,、,、大电流,的,的双极结,型,型晶体管,（,（BipolarJunction Transistor,BJT），英,文,文有时候,也,也称为PowerBJT,在电力电,子,子技术的,范,范围内，GTR与BJT这,两,两个名称,等,等效,1.5.1,功率晶体,管,管的结构,与,与工作原,理,理,单管GTR的结构,1.5.1功率晶,体,体管的结,构,构与工作,原,原理,与普通的,双,双极结型,晶,晶体管基,本,本原理是,一,一样的,主要特性,是,是耐压高,、,、电流大,、,、开关特,性,性好,通常采用,至,至少由两,个,个晶体管,按,按达林顿,接,接法组成,的,的单元结,构,构,采用集成,电,电路工艺,将,将许多这,种,种单元并,联,联而成,1.5.1功率晶,体,体管的结,构,构与工作,原,原理,在应用中,，,，GTR一般采用,共,共发射极,接,接法。,集电极电,流,流,i,c,与基极电,流,流,i,b,之比为,GTR的,电流放大,系,系数,，反映了,基,基极电流,对,对集电极,电,电流的控,制,制能力,。,。,1.5.1功率晶,体,体管的结,构,构与工作,原,原理,当考虑到,集,集电极和,发,发射极间,的,的漏电流,I,ceo,时，,i,c,和,i,b,的关系为,i,c,=,i,b,+,I,ceo,单管GTR的,值比小功,率,率的晶体,管,管小得多,，,，通常为10左右,，,，采用达,林,林顿接法,可,可有效增,大,大电流增,益,益。,1.5.1功率晶,体,体管的结,构,构与工作,原,原理,达林顿GTR,1.5.2功率,晶,晶体管的,特,特性,静态特性,共发射极,接,接法时的,典,典型输出,特,特性：截,止,止区、放,大,大区和饱,和,和区。,在电力电,子,子电路中GTR工作在开,关,关状态。,在开关过,程,程中，即,在,在截止区,和,和饱和区,之,之间过渡,时,时，要经,过,过放大区,。,。,1.5.2功率,晶,晶体管的,特,特性,动态特性,1.5.2功率,晶,晶体管的,特,特性,开通过程,延迟时间,t,d,和上升时,间,间,t,r,，二者之,和,和为,开通时间,t,on,。,加快开通,过,过程的办,法,法 。,关断过程,储存时间,t,s,和下降时,间,间,t,f,，二者之,和,和为,关断时间,t,off,。,加快关断,速,速度的办,法,法。,GTR的,开,开关时间,在,在几微秒,以,以内，比,晶,晶闸管和GTO都,短,短很多,。,。,1.5.2功率,晶,晶体管的,特,特性,最高工作,电,电压,GTR上,电,电压超过,规,规定值时,会,会发生击,穿,穿。,击穿电压,不,不仅和晶,体,体管本身,特,特性有关,，,，还与外,电,电路接法,有,有关。,BU,cbo,BU,cex,BU,ces,BU,cer,Bu,ceo,。,实际使用,时,时，最高,工,工作电压,要,要比,BU,ceo,低得多。,1.5.2功率,晶,晶体管的,特,特性,集电极最,大,大允许电,流,流IcM,通常规定,为,为,h,FE,下降到规,定,定值的,1/21/3,时所对应,的,的,I,c,。,实际使用,时,时要留有,裕,裕量，只,能,能用到,I,cM,的一半,或,或稍多,一,一点。,1.5.2,功,功率晶,体,体管的,特,特性,集电极,最,最大耗,散,散功率,P,cM,最高工,作,作温度,下,下允许,的,的耗散,功,功率。,产品说,明,明书中,给,给,P,cM,时同时,给,给出壳,温,温,T,C,，间接,表,表示了,最,最高工,作,作温度,。,。,1.6,功,功,率,率场效,应,应晶体,管,管,功率场,效,效应晶,体,体管简,称,称功率MOSFET，,它,它是对,小,小功率,场,场效应,晶,晶体管,的,的工艺,结,结构进,行,行改进,，,，在功,率,率上有,所,所突破,的,的单极,型,型半导,体,体器件,，,，属于,电,电压驱,动,动控制,器,器件。,1.6.1,功,功率,场,场效应,晶,晶体管,的,的结构,与,与工作,原,原理,功率MOSFET,的,的结构,示,示意与,符,符号图,1.6.1,功,功,率,率场效,应,应晶体,管,管的结,构,构与工,作,作原理,小功率MOS,管,管是横,向,向导电,器,器件。,电力MOSFET大,都,都采用,垂,垂直导,电,电结构,，,，又称,为,为VMOSFET（VerticalMOSFET,）,）。,按垂直,导,导电结,构,构的差,异,异，分,为,为利用V型槽,实,实现垂,直,直导电,的,的VVMOSFET和具有,垂,垂直导,电,电双扩,散,散MOS结构,的,的VDMOSFET。,这里主,要,要以VDMOS器件,为,为例进,行,行讨论,。,。,1.6.1,功,功,率,率场效,应,应晶体,管,管的结,构,构与工,作,作原理,截止：,漏源极,间,间加正,电,电源，,栅,栅源极,间,间电压,为,为零。,P基区,与,与N漂,移,移区之,间,间形成,的,的PN,结,结J,1,反偏，,漏,漏源极,之,之间无,电,电流流,过,过。,导电：,在栅源,极,极间加,正,正电压,U,GS,当,U,GS,大于,U,T,时，P,型,型半导,体,体反型,成,成N型,而,而成为,反型层,，该反,型,型层形,成,成N沟,道,道而使PN结J,1,消失，,漏,漏极和,源,源极导,电,电 。,电力MOSFET的,工,工作原,理,理,1.6.2,功,功率场,效,效应晶,体,体管的,特,特性,功率MOSFET的,转,转移特,性,性,功率MOSFET的,输,输出特,性,性,静态特,性,性,1.6.2,功,功率场,效,效应晶,体,体管的,特,特性,静态特,性,性,漏极电,流,流,I,D,和栅源,间,间电压,U,GS,的关系,称,称为MOSFET的,转移特,性,性。,I,D,较大时,，,，,I,D,与,U,GS,的关系,近,近似线,性,性，曲,线,线的斜,率,率定义,为,为,跨导,G,fs,。,1.6.2,功,功率场,效,效应晶,体,体管的,特,特性,测试电,路,路,开关过,程,程波形,动态特,性,性,1.6.2,功,功率场,效,效应晶,体,体管的,特,特性,开通过,程,程,开通延,迟,迟时间,t,d(on),上升时,间,间,t,r,开通时,间,间,t,on,开,通,通延迟,时,时间与,上,上升时,间,间之和,关断过,程,程,关断延,迟,迟时间,t,d(off),下降时,间,间,t,f,关断时,间,间,t,off,关,断,断延迟,时,时间和,下,下降时,间,间之和,1.6.2,功,功率场,效,效应晶,体,体管的,特,特性,MOSFET正向,偏,偏置安,全,全工作,区,区,1.7,绝,绝,缘,缘栅双,极,极晶体,管,管,绝缘栅,双,双极晶,体,体管简,称,称IGBT，,它,它将MOSFET,与,与GTR的优,点,点集于,一,一身。,1.7.1,绝,绝缘栅,双,双极晶,体,体管的,结,结构与,工,工作原,理,理,IGBT的结,构,构、简,化,化等效,电,电路和,电,电气图,形,形符号,1.7.1,绝,绝缘栅,双,双极晶,体,体管的,结,结构与,工,工作原,理,理,图aN沟道VDMOSFET与GTR,组,组合,N沟,道,道IGBT。,IGBT比VDMOSFET多一,层,层P+,注,注入区,，,，具有,很,很强的,通,通流能,力,力。,简化等,效,效电路,表,表明，IGBT是GTR与MOSFET,组,组成的,达,达林顿,结,结构，,一,一个由MOSFET,驱,驱动的,厚,厚基区PNP,晶,晶体管,。,。,RN为,晶,晶体管,基,基区内,的,的调制,电,电阻。,1.7.1,绝,绝缘栅,双,双极晶,体,体管的,结,结构与,工,工作原,理,理,IGBT的原,理,理,导通,：,u,GE,大于,开启电,压,压,U,GE(th),时，MOSFET内,形,形成沟,道,道，为,晶,晶体管,提,提供基,极,极电流,，,，IGBT导,通,通。,通态压,降,降,：电导,调,调制效,应,应使电,阻,阻R,N,减小，,使,使通态,压,压降减,小,小。,关断,：栅射,极,极间施,加,加反压,或,或不加,信,信号时,，,，MOSFET内的,沟,沟道消,失,失，晶,体,体管的,基,基极电,流,流被切,断,断，IGBT,关,关断。,1.7.2,绝,绝缘栅,双,双极晶,体,体管的,特,特性,静态特,性,性,转移特,性,性,伏安特,性,性,1.7.2,绝,绝缘栅,双,双极晶,体,体管的,特,特性,转移特,性,性,I,C,与,U,GE,间的关,系,系，与MOSFET,转,转移,特性类,似,似,开启电,压,压,U,GE(th),IGBT,能,能实现,电,电导调,制,制而导,通,通的最,低,低栅射,电,电压,U,GE(th),随温度,升,升高而,略,略有下,降,降，在+25,C时，,U,GE(th),的值一,般,般为26V,1.7.2,绝,绝缘栅,双,双极晶,体,体管的,特,特性,伏安特,性,性,（输出,特,特性）,以,U,GE,为参考,变,变量时,，,，,I,C,与,U,CE,间的关,系,系,分为三,个,个区域,：,：正向,阻,阻断区,、,、有源,区,区和饱,和,和区。,分,分别与GTR,的,的截止,区,区、放,大,大区和,饱,饱和区,相,相对应,u,CE,0,时，,IGBT,为反向,阻,阻断工,作,作状态,1.7.2,绝,绝缘栅,双,双极晶,体,体管的,特,特性,动态特,性,性,1.7.2,绝,绝缘栅,双,双极晶,体,体管的,特,特性,IGBT的开,通,通过程,与MOSFET的相,似,似,开通延,迟,迟时间,t,d(on),电流上,升,升时间t,r,开通时,间,间t,on,u,CE,的下降,过,过程分,为,为,t,fv1,和,t,fv2,两段。,t,fv1,IGBT中MOSFET单独,工,工作的电压,下,下降过程；,t,fv2,MOSFET和PNP晶体管,同,同时工作的,电,电压下降过,程。,1.7.2,绝,绝缘栅双,极,极晶体管的,特,特性,IGBT的,关,关断过程,关断延迟时,间,间t,d(off,）,）,电流下降时,间,间,关断时间,t,off,电流下降时,间,间又可分为,t,fi1,和,t,fi2,两段。,t,fi1,IGBT器件内部,的,的MOSFET的关断,过,过程，,i,C,下降较,快。,t,fi2,IGBT内部的PNP晶体管,的,的关断过程,，,，,i,C,下降较,慢。,1.7.2,绝,绝缘栅双,极,极晶体管的,特,特性,擎住效应或,自,自锁效应,NPN,晶,晶体管基极,与,与发射极之,间,间存在体区短路电,阻,阻，P形体区,的,的横向空穴,电,电流会在该,电,电阻上产生,压,压降，相当,于,于对,J3,结施加正偏,压,压，一旦,J3,开通，栅极,就,就会失去对,集,集电极电流,的,的控制作用,，,，电流失控,。,。,