电力电子元件总结

电力元件图形符号文字符号工作原理基本特性主要参数主要类型特殊点1、电力二极管SRPN结的单向导电性★静态特性（伏安特性）★动态特性关断特性开通特性1.正向平均电流IF(AV)2.正向压降UF3.反向重复峰值电压URRM4.最高工作结温TJM5.反向恢复时间trr6.浪涌电流IFSM普通电力二极管、快恢复二极管（FRD）、肖特基二极管(SBD)结电容、雪崩击穿和齐纳击穿2、晶闸管SCR等效电路★伏安特性1.断态重复峰值电压UDRM1.快速晶闸管当IG=0,UboUAK0Icbo≈0，正向阻断,如果UAKUbo,，Icbo0器件开通。当IG↑，Ubo↓。当IGIH,SCR正向阻断。UAK0,SCR反向阻断★动态特性2.反向重复峰值电压URRM3.通态（峰值）电压UT4.通态平均电流IT(AV）5.维持电流IH6.擎住电流IL7.浪涌电流ITSM8.开通时间tgt9.关断时间tq10.断态电压临界上升率du/dt（FST）2.双向晶闸管(TRIAC)3.逆导晶闸管(RCT)4.光控晶闸管(LTT))(121CBO2CBO1G2AIIII11.通态电流临界上升率di/dt3、门极可关断晶闸管GTOV1、V2的共基极电流增益分别是α1、α2。α1+α2=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。GTO设计α2较大，使晶体管V2控制灵敏，易于GTO关断。导通时α1+α2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基区横向电阻很动态特性开通过程：开通过程与普通晶闸管类似，UAK0,IG0。关断过程：IG0,GTO关断。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。1.最大可关断阳极电流IATO(GTO额定电流)2.电流关断增益βoff3.开通时间ton4.关断时间toff5.最大可关断阳极电流IATO6.门极负脉冲电流最大值IGM\GTO也有多种类型，逆阻GTO可承受正反向电压，但正向导通压降高，快速性差，一些GTO制成逆导型，为感性无功分量提供续流通路。非逆阻GTO不能承受阳极反压，如有反压，应串联二极管加以保护。小，能从门极抽出较大电流。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K1+K21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。电力晶体管与普通的双极结型晶体管基本原理是一样的。静态特性1.电流放大倍数β、2.直流电流PNP型、NPNGTR的二次击穿现象当GTR的集电极电压升高至击穿电在共发射极接法时的典型输出特性分为截止区、放大区和饱和区三个区域。在电力电子电路中，GTR工作在开关状态，即工作在截止区或饱和区。动态特性开通过程需要经过延迟时间td和上升时间tr，二者之和为开通时间ton。增大基极驱动电流ib的幅值并增大dib/dt，增益hFE、3.集电极与发射极间漏电流Iceo、4.集电极和发射极间饱和压降Uces、5.开通时间ton6.关断时间toff7.集电极最大允许电流IcM8.集电极最大耗散功率PcM型压时，集电极电流迅速增大，这种首先出现的击穿是雪崩击穿，被称为一次击穿。发现一次击穿发生时如不有效地限制电流，Ic增大到某个临界点时会突然急剧上升，同时伴随着电压的陡然下降，这种现象称为二次击穿。安全工作区（SOA）将不同基极电流下二次击穿的临界点连接起来，就构成了二次击穿临界线。GTR工作时不仅不能超过最高电压可以缩短延迟时间,同时也可以缩短上升时间，从而加快开通过程。关断过程需要经过储存时间ts和下降时间tf，二者之和为关断时间toff。减小导通时的饱和深度以减小储存的载流子，或者增大基极抽取负电流Ib2的幅值和负偏压，可以缩短储存时间，从而加快关断速度。GTR的开关时间在几微秒以内，比晶闸管和GTO都短很多。UceM，集电极最大电流IcM和最大耗散功率PcM，也不能超过二次击穿临界线。电力场效应晶体管MOSFET(1)漏极D接电源正极，源极S接电源负极，栅极G和源极间电压为零或为负时，P型区与N−漂移区之间形成的PN结反偏，漏源极之间无电(1)静态特性1漏源额定电压UDS2漏极额定电流ID1按导电沟道可分流流过，电力MOSFET截止。(2)UGSUT，形成反型层，电力MOSFET导通。(2)动态特性3漏极峰值电流IDM4栅源电压UGS5通态电阻Ron6最大耗散功率PD7跨导m8极间电容为P沟道和N沟道。2当栅极电压为零时漏源极之间就存在导电沟道的称为耗尽型。3对于N（P）沟道器件，栅极电压大于（小于）零时才存在导电沟道的称为增强型。绝缘栅双极晶体管IGBT(1)IGBT的驱动原理与电力MOSFET基本相同(2)UGEUGE(th)，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断(1)静态特性IGBT的主要参数与电力MOSFET基本相同IGBT的擎住效应☞在IGBT内部寄生着一个N-PN+晶体管和作为主开关器件的P+N-P晶体管组成的寄生晶(2)动态特性闸管。其中NPN晶体管的基极与发射极之间存在体区短路电阻，P形体区的横向空穴电流会在该电阻上产生压降，相当于对J3结施加一个正向偏压，一旦J3开通，栅极就会失去对集电极电流的控制作用，电流失控，这种现象称为擎住效应或自锁效应。☞引发擎住效应的原因，可能是集电极电流过大（静态擎住效应），dUCE/dt过大（动态擎住效应），或温度升高。☞动态擎住效应比静态擎住效应所允许的集电极电流还要小，因此所允许的最大集电极电流实际上是根据动态擎住效应而确定的。