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(1-1),1.4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。,0引言,(1-2),常用的典型全控型器件,电力MOSFET,IGBT单管及模块,(1-3),1门极可关断晶闸管,晶闸管的一种派生器件。可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断。是电流控制型器件，因而在关断时需要很大的反向驱动电流；通态压降大、du/dt及di/dt耐量低，需要庞大的吸收电路。GTO容量最大、工作频率最低(12kHz)。电压、电流容量较大，与普通晶闸管接近，因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用。目前，GTO虽然在低于2000V的某些领域内已被GTR和IGBT等所替代，但它在大功率电力牵引中有明显优势；它也必将在高压领域占有一席之地。,门极可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristorGTO）,(1-4),GTO的内部结构和电气图形符号a)各单元的阴极、门极间隔排列的图形b)并联单元结构断面示意图c)电气图形符号,GTO的结构,与普通晶闸管的相同点：PNPN四层半导体结构，外部引出阳极、阴极和门极。和普通晶闸管的不同点：GTO是一种多元的功率集成器件。,(1-5),正向导通过程和晶闸管类似。设计2较大，使晶体管V2控制灵敏，易于关断。3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。普通晶闸管（1+21.15）GTO（略大于1）临界饱和利于门级负脉冲关断，但导通时管压降增大。4对门级加入负关断脉冲，形成-Ig，相当于抽出Ic1电流，形成正反馈，最后1+2BUcexBUcesBUcerBuceo。实际使用时，最高工作电压要比BUceo低得多。,BJT的主要参数,(1-18),实际使用时要留有裕量，只能用到IcM的一半或稍多一点。3)集电极最大耗散功率PcM最高工作温度下允许的耗散功率。产品说明书中给PcM时同时给出壳温TC，间接表示了最高工作温度。,2)集电极最大允许电流IcM,(1-19),（4）BJT的电流放大倍数值定义为晶体管的集电极电流变化率和基极电流变化率之比。（5）BJT的反向电流BJT的反向电流会消耗一部分电源能量，会影响管子的稳定性。常希望反向电流尽可能小。有ICBO、ICEO和IEBO。（6）最大允许结温TJM双极型功率晶体管结温过高时将导致热击穿而烧毁。是晶体管能正常工作的最高允许结温。,(1-20),BJT的二次击穿现象与安全工作区,（1）BJT的二次击穿现象(重要）二次击穿是大功率晶体管损坏的主要原因，是影响晶体管变流装置可靠性的一个重要因素。一次击穿集电极电压升高至击穿电压时，Ic迅速增大，出现雪崩击穿；只要Ic不超过限度，GTR一般不会损坏，工作特性也不变。二次击穿一次击穿发生时Ic增大到某个临界点时会突然急剧上升，并伴随电压的陡然下降常常立即导致器件的永久损坏，或者工作特性明显衰变,(1-21),PN结的反向击穿热电击穿，隧道击穿（齐纳击穿），雪崩击穿二次击穿一次击穿发生时，如果继续增高外接电压，则Ic继续增大，当达到某个临界点时，Uce会突然降低至一个小值，同时导致Ic急剧上升，这种现象称为二次击穿；开始发生二次击穿的电压（USB）和电流（ISB）称为二次击穿的临界电压和临界电流，其乘积为PSB称为二次击穿的临界功率。二次击穿的持续时间很短，一般在纳秒至微秒范围，常常立即导致器件的永久损坏。必需避免。通常认为，在出现负阻效应时，电流会急剧向发射区的局部地方集中，这时就会出现局部温度升高，引起局部区域电流密度更加增大的恶性循环反应，直至烧毁硅材料。把不同下发生二次击穿的临界点连接起来就二次击穿临界线，PSB越大，二次击穿越不容易发生。,(1-22),二次击穿的几个特点二次击穿的延迟时间相差很大，长可到100ms，短可能瞬时B到E是瞬时的，不稳定的，不可逆的E点的电压是二次击穿的维持电压，一般为1015V二次击穿的原因局部过热,(1-23),（2）BJT的安全工作区正向偏置安全工作区反向偏置安全工作区,BJT的正向偏置安全工作区,BJT反向偏置安全工作区,
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