電氣關(guān)鍵工程概論輔導(dǎo)資料九

1、電氣工程概論輔導(dǎo)資料九主 題:第二章電力電子技術(shù)（第1節(jié)）學(xué)習(xí)時(shí)間：11月26 B-12月2日內(nèi) 容：我們這周重要學(xué)習(xí)電力電子技術(shù)第1節(jié)中曰勺晶閘管曰勺驅(qū)動(dòng)、功率場(chǎng)效應(yīng)管、 絕緣柵型雙極性晶體管、功率半導(dǎo)體器件曰勺保護(hù)，通過(guò)學(xué)習(xí)我們要理解掌握晶閘 管曰勺驅(qū)動(dòng)，掌握功率場(chǎng)效應(yīng)管曰勺構(gòu)造、工作原理、特性、重要參數(shù)、安全工作區(qū)， 掌握絕緣柵型雙極性晶體管曰勺構(gòu)造、工作原理、特性、擎住效應(yīng)和安全工作區(qū)， 掌握功率半導(dǎo)體器件曰勺過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)。第一節(jié)功率半導(dǎo)體器件2.1.6.閘管的驅(qū)動(dòng)晶閘管觸發(fā)電路曰勺基本規(guī)定：1）觸發(fā)脈沖信號(hào)應(yīng)有一定曰勺功率和寬度。2 ）為使并聯(lián)晶閘管元件能同步導(dǎo)通，觸發(fā)電路應(yīng)能產(chǎn)生

2、強(qiáng)觸發(fā)脈沖。3）觸發(fā)脈沖日勺同步及移相范疇。4）隔離輸出方式及抗干擾能力。2 .常用曰勺觸發(fā)電路圖3-12為常用日勺觸發(fā)電路。它由2個(gè)晶體管構(gòu)成放大環(huán)節(jié)、脈沖變壓器以 及附屬電路構(gòu)成脈沖輸出環(huán)節(jié)構(gòu)成。當(dāng)2個(gè)晶體管導(dǎo)通時(shí)，脈沖變壓器副邊向晶 閘管曰勺門極和陰極之間輸出脈沖。脈沖變壓器實(shí)現(xiàn)了觸發(fā)電路和主電路之間曰勺電 氣隔離。脈沖變壓器原邊并接曰勺電阻和二極管是為了脈沖變壓器釋放能量而設(shè)a 3 - is潞虬的觸爰電路2.1.7功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管是一種單極型電壓控制半導(dǎo)體元件，其特點(diǎn)是控制極靜態(tài) 內(nèi)阻極高、驅(qū)動(dòng)功率小、開(kāi)關(guān)速度快、無(wú)二次擊穿、安全工作區(qū)寬，開(kāi)關(guān)頻率可 高達(dá)500kHZ，

3、特別適合高頻化B勺電力電子裝置。但由于電流容量小、耐壓低， 般只合用小功率B勺電力電子裝置。1.構(gòu)造與工作原理(1)構(gòu)造功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管按導(dǎo)電溝道可分為P溝道和N溝道；根據(jù)柵源極電壓與 導(dǎo)電溝道浮現(xiàn)B勺關(guān)系可分為耗盡型和增強(qiáng)型。功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管一般為N溝道 增強(qiáng)型。從構(gòu)造上看，功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管與小功率B勺MOS管有比較大B勺差別。 圖3-13給出了具有垂直導(dǎo)電雙擴(kuò)散MOS構(gòu)造B勺VD-MOSFET單元B勺構(gòu)造圖及 電路符號(hào)。(2)工作原理如圖3-13所示，功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管B勺三個(gè)極分別為柵極G、漏極D和源 極S。當(dāng)漏極接正電源，源極接負(fù)電源，柵源極間B勺電壓為零時(shí)，P基區(qū)與N區(qū) 之間B勺PN結(jié)

4、反偏，漏源極之間無(wú)電流通過(guò)。如在柵源極間加一正電壓u，則 柵極上B勺正電壓將其下面B勺P基區(qū)中B勺空穴推開(kāi)，電子被吸引到柵極下B勺P基 區(qū)B勺表面，當(dāng)Ugs不小于啟動(dòng)電壓UT時(shí)，柵極下P基區(qū)表面B勺電子濃度將超過(guò) 空穴濃度，從而使P型半導(dǎo)體反型成N型半導(dǎo)體，成為反型層。由反型層構(gòu)成 B勺N溝道使PN結(jié)消失，漏極和源極間開(kāi)始導(dǎo)電。u越大，功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管 導(dǎo)電能力越強(qiáng)，i也就越大。(a)(blS3 13 P-M( JSFET簞元的結(jié)構(gòu)圖及電路符號(hào) 結(jié)構(gòu)圖MS N構(gòu)通符土P構(gòu)道符號(hào)工作特性(1)靜態(tài)特性1)漏極伏安特性。漏極伏安特性也稱輸出特性，如圖3-14(a)所示，可以 分為三個(gè)區(qū)，分別是可調(diào)

5、電阻區(qū)I (隨著七B勺增大,Id呈線性增長(zhǎng))，飽和區(qū) 11 (隨著uds B勺增大，Id基本不變，但七大則Id大)，擊穿區(qū)III (隨著Uds B勺 增大，id迅速增大，元件擊穿)。2 )轉(zhuǎn)移特性。漏極電流Id與柵源電壓Ugs反映了輸入電壓和輸出電流B勺關(guān) 系，稱為轉(zhuǎn)移特性，如圖3-14(b)所示。只有U U h，才會(huì)有1。當(dāng)I較大時(shí)，特性呈線性。圖3 14圖3 14潮跛伏安特性及轉(zhuǎn)例勝 漏橫伏安待性i b)桔移特性(2)開(kāi)關(guān)特性圖3-15為元件極間電容B勺等效電路。器件輸入電容在開(kāi)關(guān)過(guò)程中需要進(jìn)行 充、放電，影響了開(kāi)關(guān)速度。同步也可看出，靜態(tài)時(shí)雖柵極電流很小，驅(qū)動(dòng)功率 小，但動(dòng)態(tài)時(shí)由于電容充放電電流有一定強(qiáng)度，故動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)仍需一定B勺柵極功率。 開(kāi)關(guān)頻率越高，柵極驅(qū)動(dòng)功率也越大。功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管B勺開(kāi)關(guān)過(guò)程如圖3-16所示