2电力电子器件.ppt

4、GTR保护和驱动电路 （2）驱动电路 典型驱动电路如图 §2. 3电力电子器件及驱动保护电路 四、功率晶体管 五、功率场效应晶体管（MOSFET） 1、概述 （1）功率场效应晶体管（Power Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）简称P-MOSFET或MOSFET，是大功率化的绝缘栅型MOS场效应晶体管，是一种单极型的电压全控型自关断器件 （2）用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小 （3）开关速度快，工作频率高，最高频率可达500kHz，远远高于GTR，有利于采用SPWM技术 （4）热稳定性优于GTR、无二次击穿现象、安全工作区宽 （5）电流容量小、耐压低、常用于中小功率开关电路中 （6）在新一代变频器中应用广泛 §2. 3电力电子器件及驱动保护电路 2、结构和符号 （1）MOSFET和普通MOS管导电机理相同，但在结构上有较大的区别，主要采用立式结构，其三个外引电极与MOS管相同，为栅极G、源极S和漏极D，但不在芯片的同一侧 （2） MOSFET按导电沟道可分为P沟道和N沟道 （3） MOSFET按零栅源电压时器件的导电状态分为耗尽型和增强型 （a）耗尽型：当栅源电压为零时漏源极间就存在导电沟道 （b）增强型：对于N（P）沟道器件，当栅源电压大于（小于）零时漏源极之间才存在导电沟道 （4） MOSFET绝大多数做成N沟道增强型 §2. 3电力电子器件及驱动保护电路 五、功率场效应晶体管 2、结构和符号 （5）基本结构和电气图形符号如图 栅极G、源极S、漏极D §2. 3电力电子器件及驱动保护电路 五、功率场效应晶体管 4、工作原理 （1）截止：当漏源极间接正电压，栅极和源极间电压UGS为零时，漏源极之间无电流流过 （2）导通：当漏源极间接正电压，在栅极和源极之间加正电压UGS，当UGS大于UT（开启电压或阈值电压）时，漏极和源极之间导电，UGS超过UT越多，导电能力越强，漏极电流ID越大 §2. 3电力电子器件及驱动保护电路 五、功率场效应晶体管 5、MOSFET栅极驱动电路 分为直接驱动和隔离驱动。 隔离驱动又分为脉冲变压器驱动和光耦合驱动 §2. 3电力电子器件及驱动保护电路 五、功率场效应晶体管 六、绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 1、概述 （1）绝缘栅双极型晶体管（IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种将MOSFET和GTR结合组成的电压控制双极型MOS自关断复合器件 （2）综合了MOSFET和GTR的优点，具有输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、损耗小、热稳定性好、无二次击穿、驱动电路简单、驱动功率小、饱和压降和内阻小、耐压高、承受电流大、抗浪涌能力强、安全区宽等特点 （3）自80年代投入使用后取代了GTR和一部分MOSFET的市场，成为中小功率电力电子设备的主导器件。 （4）IGBT的发展方向有两个：一是追求更低损耗和更高速度；二是追求更大容量，以期再取代GTO的地位 §2. 3电力电子器件及驱动保护电路 2、结构和符号 （1）IGBT是一种四层三端器件，是以PNP型GTR为输出元件，MOSFET为驱动元件的达林顿结构的复合器件，具有栅极G、集电极C和发射极E三个电极 （2）其结构、等效电路、电气图形符号如图 §2. 3电力电子器件及驱动保护电路 六、绝缘栅双极型晶体管 2、结构和符号 （3）IGBT除单个器件外还可制成模块，有一单元（单个器件并联续流二极管）、二单元（两个一单元串联构成一个桥臂）、六单元（三个二单元构成三相桥）模块供应，内部结构如图： §2. 3电力电子器件及驱动保护电路 六、绝缘栅双极型晶体管 4、工作原理 （1）IGBT的驱动原理与MOSFET基本相同，是一种场控器件，其开通和关断是由栅极和发射极间的电压UGE决定 （2）导通：当UGE为正且大于开启电压UT时，MOSFET内形成导电沟道，并为晶体管提供基极电流而使IGBT导通 （3）关断：当栅极与发射极间施加反向电压或不加信号时，MOSFET内的导电沟道消失，晶体管的基极电流被切断，使得IGBT关断 §2. 3电力电子器件及驱动保护电路 六、绝缘栅双极型晶体管 5、IGBT保护驱动电路 （1）保护电路 IGBT开关时间很短，当迅速通断时有很大的di/dt产生，在主电路布线电感上引起较大的Ldi/dt电压，并与直流电压叠加后加在器件C-E极之间可能超过安全区或引起误导通，均会损坏器件，可采用抑制du/dt保护电路 §2. 3电力电子器件及