電力電子第一章

1、12電子技術的基礎電子技術的基礎v 電子器件：晶體管和集成電路電子器件：晶體管和集成電路電力電子電路的基礎電力電子電路的基礎 電力電子器件電力電子器件本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：概述電力電子器件的概述電力電子器件的概念概念、特點特點和和分類分類等問題。等問題。介紹常用電力電子器件的介紹常用電力電子器件的工作原理工作原理、基本特性基本特性、主主要參數(shù)要參數(shù)以及選擇和使用中應注意問題。以及選擇和使用中應注意問題。第第2章章 電力電子器件電力電子器件引言引言32.12.1、電力電子器件的基本模型、電力電子器件的基本模型41）概念）概念:電力電子器件電力電子器件（Power Electronic De

2、vice） 可直接用于主電路中，實現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。主電路（主電路（Main Power Circuit） 電氣設備或電力系統(tǒng)中，直接承擔電能的變換或控制任務的電路。2）分類）分類: 電真空器件電真空器件 (汞弧整流器、電子管) 半導體器件半導體器件 (采用的主要材料硅）2.1.1 電力電子器件的概念和特征電力電子器件的概念和特征5能處理電功率的能力，一般遠大于處理信息能處理電功率的能力，一般遠大于處理信息的電子器件。的電子器件。電力電子器件一般都工作在開關狀態(tài)。電力電子器件一般都工作在開關狀態(tài)。電力電子器件往往需要由信息電子電路來控電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。制。電

3、力電子器件自身的功率損耗遠大于信息電電力電子器件自身的功率損耗遠大于信息電子器件，一般都要安裝散熱器。子器件，一般都要安裝散熱器。2.1.1 電力電子器件的概念和特征電力電子器件的概念和特征3）同處理信息的電子器件相比的一般特征：）同處理信息的電子器件相比的一般特征：6v 在對電能的變換和控制過程中，電力電子器件在對電能的變換和控制過程中，電力電子器件可以抽象成下圖可以抽象成下圖2.1.12.1.1所示的理想開關模型，它有所示的理想開關模型，它有三個電極三個電極，其中，其中A和和B代表開關的兩個主電極，代表開關的兩個主電極，K是控制開關通斷的控制極。它只工作在是控制開關通斷的控制極。它只工作在

4、“通態(tài)通態(tài)”和和“斷態(tài)斷態(tài)”兩種情況，在通態(tài)時其電阻為零，斷兩種情況，在通態(tài)時其電阻為零，斷態(tài)時其電阻無窮大。態(tài)時其電阻無窮大。 圖圖2.1.1 電力電子器件的理想開關模型電力電子器件的理想開關模型4）基本模型：）基本模型：7通態(tài)損耗通態(tài)損耗是器件功率損耗的主要成因。器件開關頻率較高時，開關損耗開關損耗可能成為器件功率損耗的主要因素。主要損耗通態(tài)損耗斷態(tài)損耗開關損耗關斷損耗開通損耗2.1.1 電力電子器件的概念和特征電力電子器件的概念和特征5）電力電子器件的損耗）電力電子器件的損耗8電力電子系統(tǒng)電力電子系統(tǒng)：由控制電路控制電路、驅(qū)動電路驅(qū)動電路、保護電路保護電路 和以電力電子器件為核心的主電路

5、主電路組成。圖2.1.2 電力電子器件在實際應用中的系統(tǒng)組成控制電路檢測電路驅(qū)動電路RL主電路V1V2保護電路在主電路和控制電路中附加一些電路，以保證電力電子器件和整個系統(tǒng)正?？煽窟\行2.1.2 應用電力電子器件系統(tǒng)組成應用電力電子器件系統(tǒng)組成電氣隔離控制電路9l半控型器件（半控型器件（Thyristor）l 通過控制信號可以控制其導通而不能控制其關斷。l全控型器件（全控型器件（IGBT,MOSFET) )l 通過控制信號既可控制其導通又可控制其關 斷，又稱自關斷器件。l不可控器件不可控器件( (Power Diode) ) 不能用控制信號來控制其通斷, 因此也就不需要驅(qū)動電路。2.1.3 電

6、力電子器件的分類電力電子器件的分類 按照器件能夠被控制的程度，分為以下三類：按照器件能夠被控制的程度，分為以下三類：10l電流驅(qū)動型電流驅(qū)動型 通過從控制端注入或者抽出電流來實現(xiàn)導通或者通過從控制端注入或者抽出電流來實現(xiàn)導通或者 關斷的控制。關斷的控制。 如：晶閘管、門極可關斷晶閘管、功率晶體管、如：晶閘管、門極可關斷晶閘管、功率晶體管、IGCT等；等； l電壓驅(qū)動型電壓驅(qū)動型 僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實現(xiàn)導通或者關斷的控制。號就可實現(xiàn)導通或者關斷的控制。 如：代表性器件為如：代表性器件為MOSFET管和管和IGBT管。管。2.

7、1.3 電力電子器件的分類電力電子器件的分類 按照驅(qū)動電路信號的性質(zhì)，分為兩類：按照驅(qū)動電路信號的性質(zhì)，分為兩類：11本章內(nèi)容 介紹各種器件的工作原理、基本特性、主要參數(shù)以及選型和使用中應注意的一些問題 講述電力電子器件的驅(qū)動、保護、串并聯(lián)等問題學習要點 最重要的是掌握其基本特性 掌握電力電子器件的型號命名法，以及其參數(shù)和特性曲線的使用方法122.2 不可控器件不可控器件電力二極管電力二極管13Power Diode結(jié)構和原理簡單，工作可靠，自20世紀50年代初期就獲得應用?？旎謴投O管和肖特基二極管，分別在中、高頻整流和逆變，以及低壓高頻整流的場合，具有不可替代的地位。2.2 不可控器件不可

8、控器件電力二極管電力二極管引言引言整流二極管及模塊14基本結(jié)構和工基本結(jié)構和工作原理與信息作原理與信息電子電路中的電子電路中的二極管二極管一樣。一樣。由一個面積較由一個面積較大的大的PN結(jié)和兩結(jié)和兩端引線以及封端引線以及封裝組成的。裝組成的。從外形上看，從外形上看，主要有螺栓型主要有螺栓型和平板型兩種和平板型兩種封裝。封裝。圖2-2 電力二極管的外形、結(jié)構和電氣圖形符號 a) 外形 b) 結(jié)構 c) 電氣圖形符號2.2.1 PN結(jié)與電力二極管的工作原理結(jié)與電力二極管的工作原理AKAKa)IKAPNJb)c)AK152.2.1 PN結(jié)與電力二極管的工作原理結(jié)與電力二極管的工作原理N型半導體和型半

9、導體和P型半導體結(jié)合后構成型半導體結(jié)合后構成PN結(jié)結(jié): 內(nèi)電場內(nèi)電場:空間電荷建立的電場空間電荷建立的電場,也稱也稱自建電場自建電場，其方向是阻止擴散運，其方向是阻止擴散運動的，另一方面又吸引對方區(qū)內(nèi)的少子（對本區(qū)而言則為多子）動的，另一方面又吸引對方區(qū)內(nèi)的少子（對本區(qū)而言則為多子）向本區(qū)運動，即向本區(qū)運動，即漂移運動漂移運動。空間電荷空間電荷:交界處電子和空穴的濃度差別，造成了各區(qū)的多子向另交界處電子和空穴的濃度差別，造成了各區(qū)的多子向另一區(qū)的一區(qū)的擴散運動擴散運動，到對方區(qū)內(nèi)成為少子，在界面兩側(cè)分別留下了，到對方區(qū)內(nèi)成為少子，在界面兩側(cè)分別留下了帶正、負電荷但不能任意移動的雜質(zhì)離子。這些不

10、能移動的正、帶正、負電荷但不能任意移動的雜質(zhì)離子。這些不能移動的正、負電荷稱為負電荷稱為空間電荷空間電荷?？臻g電荷區(qū)空間電荷區(qū):擴散運動和漂移運動最終達到動態(tài)平衡，正、負空間擴散運動和漂移運動最終達到動態(tài)平衡，正、負空間電荷量擴散運動和漂移運動最終達到動態(tài)平衡，正、負空間電荷電荷量擴散運動和漂移運動最終達到動態(tài)平衡，正、負空間電荷量達到穩(wěn)定值，形成了一個穩(wěn)定的由空間電荷構成的范圍，被稱量達到穩(wěn)定值，形成了一個穩(wěn)定的由空間電荷構成的范圍，被稱為為空間電荷區(qū)空間電荷區(qū)，按所強調(diào)的角度不同也被稱為，按所強調(diào)的角度不同也被稱為耗盡層、阻擋層或耗盡層、阻擋層或勢壘區(qū)。勢壘區(qū)。PN+ +16 狀態(tài)參數(shù)正向

11、導通反向截止反向擊穿電流正向大幾乎為零反向大電壓維持1V反向大反向大阻態(tài)低阻態(tài)高阻態(tài)二極管的基本原理就在于PN結(jié)的單向?qū)щ娦赃@一主要特征。 PN結(jié)的反向擊穿（兩種形式)l雪崩擊穿l齊納擊穿l均可能導致熱擊穿2.2.1 PN結(jié)與電力二極管的工作原理結(jié)與電力二極管的工作原理 PN結(jié)的狀態(tài)17lPN結(jié)的電荷量隨外加電壓而變化，呈現(xiàn)電容效應電容效應，稱為結(jié)結(jié)電容電容CJ，又稱為微分電容（外加電壓變化時起作用）微分電容（外加電壓變化時起作用）。l結(jié)電容按其產(chǎn)生機制和作用的差別分為勢壘電容勢壘電容CB和擴散擴散電容電容CD （僅在正向偏置時起作用） 。l正向偏置時：當正向電壓較低時，勢壘電容起主要作 用，

12、當正向電壓較高時，擴散電容起主要作用l電容影響PN結(jié)的工作頻率，尤其是高速的開關狀態(tài)。2.2.1 PN結(jié)與電力二極管的工作原理結(jié)與電力二極管的工作原理 PN結(jié)的電容效應：18主要指其伏安特性伏安特性l門檻電壓門檻電壓UTO，正向電流IF開始明顯增加所對應的電壓。l與IF對應的電力二極管兩端的電壓即為其正向電正向電壓降壓降UF 。承受反向電壓時，只有微小而數(shù)值恒定的反向漏電流。圖2-4 電力二極管的伏安特性2.2.2 電力二極管的基本特性電力二極管的基本特性1) 靜態(tài)特性靜態(tài)特性IOIFUTOUFU192) 動態(tài)特性動態(tài)特性 二極管的電壓二極管的電壓- -電流特性隨時電流特性隨時 間變化的間變化

13、的 結(jié)電容的存在結(jié)電容的存在2.2.2 電力二極管的基本特性電力二極管的基本特性b)UFPuiiFuFtfrt02Va)FUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdt圖2-5 電力二極管的動態(tài)過程波形 a) 正向偏置轉(zhuǎn)換為反向偏置 b) 零偏置轉(zhuǎn)換為正向偏置延遲時間：延遲時間：td= t1- t0, 電流下降時間：電流下降時間：tf= t2- t1反向恢復時間：反向恢復時間：trr= td+ tf恢復特性的軟度：下降時間與恢復特性的軟度：下降時間與延遲時間延遲時間 的比值的比值tf /td，或稱恢，或稱恢復系數(shù)，用復系數(shù)，用Sr表示。表示。20v正向壓降先出現(xiàn)一個過

14、沖正向壓降先出現(xiàn)一個過沖UFP，經(jīng)過一段，經(jīng)過一段時間才趨于接近穩(wěn)態(tài)壓降的某個值（如時間才趨于接近穩(wěn)態(tài)壓降的某個值（如 2V）。）。v正向恢復時間正向恢復時間tfr。v電流上升率越大，電流上升率越大，UFP越高越高 。UFPuiiFuFtfrt02V圖2-5(b)開通過程2.2.2 電力二極管的基本特性電力二極管的基本特性 開通過程開通過程 關斷過程關斷過程v須經(jīng)過一段短暫的時間才能重新獲得反向阻斷能力，進入截止狀態(tài)。v關斷之前有較大的反向電流出現(xiàn)，并伴隨有明顯的反向電壓過沖。IFUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdt圖2-5(b)關斷過程21額定正向平均電流

15、額定正向平均電流在指定的管殼溫（簡稱殼溫，用在指定的管殼溫（簡稱殼溫，用TC表示）表示）和散熱條件下，其允許流過的最大工頻正弦半波電流的和散熱條件下，其允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值平均值。 0)(sin21mmAVFIttdII2)sin(2102mmFItdtII 電電流流平平均均值值電電流流有有效效值值 fK57. 12)( AVFFfIIK可求出正弦半波電流的波形系數(shù)可求出正弦半波電流的波形系數(shù): : 定義某電流波形的有效值與平均值之比為這個電流波形的定義某電流波形的有效值與平均值之比為這個電流波形的波形系數(shù)，用波形系數(shù)，用K Kf f表示：表示：額定電流有效值為額定電流有效值

16、為: :2.2.3 電力二極管的主要參數(shù)電力二極管的主要參數(shù)1) 正向平均電流正向平均電流IF(AV)設該正弦半波電流的峰值為設該正弦半波電流的峰值為Im, 則額定電流則額定電流(平均電流平均電流)為為:22在指定溫度下，流過某一指定的穩(wěn)態(tài)正向電流時對應的正向壓降。3） 反向重復峰值電壓反向重復峰值電壓URRM對電力二極管所能重復施加的反向最高峰值電壓。使用時，應當留有兩倍的裕量。 4）反向恢復時間）反向恢復時間trr trr= td+ tf2.2.3 電力二極管的主要參數(shù)電力二極管的主要參數(shù)2）正向壓降）正向壓降UF23結(jié)溫結(jié)溫是指管芯PN結(jié)的平均溫度，用TJ表示。TJM是指在PN結(jié)不致?lián)p壞

17、的前提下所能承受的最高平均溫度。TJM通常在125175C范圍之內(nèi)。6) 浪涌電流浪涌電流IFSM指電力二極管所能承受最大的連續(xù)一個或幾個工頻周期的過電流。 2.2.3 電力二極管的主要參數(shù)電力二極管的主要參數(shù)5）最高工作結(jié)溫）最高工作結(jié)溫TJM241) 普通二極管普通二極管（General Purpose Diode）又稱整流二極管（Rectifier Diode）多用于開關頻率不高（1kHz以下）的整流電路其反向恢復時間較長正向電流定額和反向電壓定額可以達到很高DATASHEET按照正向壓降、反向耐壓、反向漏電流等性能，特別是反向恢復特性的不同介紹。2.2.4 電力二極管的主要類型電力二極

18、管的主要類型25簡稱快速二極管快恢復外延二極管快恢復外延二極管 （Fast Recovery Epitaxial DiodesFRED），其trr更短（可低于50ns）， UF也很低（0.9V左右），但其反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快速恢復和超快速恢復兩個等級。前者trr為數(shù)百納秒或更長，后者則在100ns以下，甚至達到2030ns。DATASHEET 1 2 32) 快恢復二極管快恢復二極管 （Fast Recovery DiodeFRD）26肖特基二極管的弱點弱點反向耐壓提高時正向壓降會提高，多用于200V以下。反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，必須嚴格地限制其工作溫度。肖特基二極管的優(yōu)

19、點優(yōu)點反向恢復時間很短（1040ns）。正向恢復過程中也不會有明顯的電壓過沖。反向耐壓較低時其正向壓降明顯低于快恢復二極管。效率高，其開關損耗和正向?qū)〒p耗都比快速二極管還小。2.2.4 電力二極管的主要類型電力二極管的主要類型3. 肖特基二極管肖特基二極管(DATASHEET) ) 以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎的二極管稱為肖特基勢壘二極管（Schottky Barrier Diode SBD）。272.3 半控器件半控器件晶閘管晶閘管282.3 半控器件半控器件晶閘管晶閘管引言引言1956年美國貝爾實驗室發(fā)明了晶閘管。1957年美國通用電氣公司開發(fā)出第一只晶閘管產(chǎn)品。1958年商業(yè)化。

20、開辟了電力電子技術迅速發(fā)展和廣泛應用的嶄新時代。20世紀80年代以來，開始被全控型器件取代。能承受的電壓和電流容量最高，工作可靠，在大容量的場合具有重要地位。 晶閘管晶閘管（Thyristor）：晶體閘流管，可控硅整流器（Silicon Controlled RectifierSCR）29圖2-6 晶閘管的外形、結(jié)構和電氣圖形符號a) 外形 b) 結(jié)構 c) 電氣圖形符號2.3.1 晶閘管的結(jié)構與工作原理晶閘管的結(jié)構與工作原理外形有螺栓型和平板型兩種封裝。有三個聯(lián)接端。螺栓型封裝，通常螺栓是其陽極，能與散熱器緊密聯(lián)接且安裝方便。平板型晶閘管可由兩個散熱器將其夾在中間。AAGGKKb )c )a

21、 )AGKKGAP1N1P2N2J1J2J3302.3.1 晶閘管的結(jié)構與工作原理晶閘管的結(jié)構與工作原理常用晶閘管的結(jié)構螺栓型晶閘管晶閘管模塊平板型晶閘管外形及結(jié)構31晶閘管是大功率器件晶閘管是大功率器件, 工作時產(chǎn)生大量的熱，因此工作時產(chǎn)生大量的熱，因此必須安裝散熱器。必須安裝散熱器。螺旋式晶閘管緊栓在鋁制散熱器上螺旋式晶閘管緊栓在鋁制散熱器上, 采用自然散熱采用自然散熱冷卻方式冷卻方式, 如圖如圖2.3.2(a)所示。所示。平板式晶閘管由兩個彼此絕緣的散熱器緊夾在中間平板式晶閘管由兩個彼此絕緣的散熱器緊夾在中間, 散熱方式可以采用風冷或水冷散熱方式可以采用風冷或水冷, 以獲得較好的散熱以獲

22、得較好的散熱效果效果,如圖如圖2.3.2 (b)、(c)所示。所示。圖圖2.3.2 2.3.2 晶閘管的散熱器晶閘管的散熱器322.3.1 晶閘管的結(jié)構與工作原理晶閘管的結(jié)構與工作原理式中1和2分別是晶體管V1和V2的共基極電流增益；ICBO1和ICBO2分別是V1和V2的共基極漏電流。由以上式可得 ：圖2-7 晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理a) 雙晶體管模型 b) 工作原理 按晶體管的工作原理晶體管的工作原理 ，得：111CBOAcIII222CBOKcIIIGAKIII21ccAIII（2-2）（2-1）（2-3）（2-4）)(121CBO2CBO1G2AIIII（2-5）332.3.1

23、 晶閘管的結(jié)構與工作原理晶閘管的結(jié)構與工作原理在低發(fā)射極電流下 是很小的，而當發(fā)射極電流建立起來之后， 迅速增大。 阻斷狀態(tài)阻斷狀態(tài)：IG=0，1+2很小。流過晶閘管的漏電流稍大于兩個晶體管漏電流之和。開通狀態(tài)開通狀態(tài)：注入觸發(fā)電流使晶體管的發(fā)射極電流增大以致1+2趨近于1的話，流過晶閘管的電流IA，將趨近于無窮大，實現(xiàn)飽和導通。IA實際由外電路決定。342.3.1 晶閘管的結(jié)構與工作原理晶閘管的結(jié)構與工作原理陽極電壓升高至相當高的數(shù)值造成雪崩效應陽極電壓上升率du/dt過高結(jié)溫較高光觸發(fā)光觸發(fā)光觸發(fā)可以保證控制電路與主電路之間的良好絕緣而應用于高壓電力設備中，稱為光控晶閘管光控晶閘管（Lig

24、ht Triggered ThyristorLTT）。只有門極觸發(fā)是最精確、迅速而可靠的控制手段。只有門極觸發(fā)是最精確、迅速而可靠的控制手段。 其他幾種可能導通的情況其他幾種可能導通的情況：352.3.2 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導通。承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通。晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用。要使晶閘管關斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下 。DATASHEET晶閘管正常工作時的特性總結(jié)如下：晶閘管正常工作時的特性總結(jié)如下：362.3.2 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性（1）正向特性I

25、G=0時，器件兩端施加正向電壓，只有很小的正向漏電流，為正向阻斷狀態(tài)。正向電壓超過正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo，則電流急劇增大，器件開通。隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM1 1） 靜態(tài)特性靜態(tài)特性圖2-8 晶閘管的伏安特性IG2IG1IG372.3.2 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性反向特性類似二極管的反向特性。反向阻斷狀態(tài)時，只有極小的反相漏電流流過。當反向電壓達到反向擊穿電壓后，可能導致晶閘管發(fā)熱損壞。圖2-8 晶閘管的伏安特性IG2IG1IG正向?qū)ㄑ?/p>

26、崩擊穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM（2）反向特性反向特性382.3.2 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性1) 開通過程開通過程延遲時間延遲時間td (0.51.5 s)上升時間上升時間tr (0.53 s)開通時間開通時間tgt以上兩者之和，以上兩者之和， tgt=td+ tr100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiA2) 關斷過程關斷過程反向阻斷恢復時間反向阻斷恢復時間trr正向阻斷恢復時間正向阻斷恢復時間tgr關斷時間關斷時間t tq以上兩者之以上兩者之和和tq=trr+tgr （1-7)普通晶閘管的關

27、斷時間普通晶閘管的關斷時間約幾百微秒約幾百微秒2） 動態(tài)特性動態(tài)特性圖2-9 晶閘管的開通和關斷過程波形392.3.3 晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù)斷態(tài)重復峰值電壓斷態(tài)重復峰值電壓UDRM 在門極斷路而結(jié)溫為額定值時，允許重復加在器件上的正向峰值電壓。反向重復峰值電壓反向重復峰值電壓URRM 在門極斷路而結(jié)溫為額定值時，允許重復加在器件上的反向峰值電壓。通態(tài)（峰值）電壓通態(tài)（峰值）電壓UT 晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時的瞬態(tài)峰值電壓。通 常 取 晶 閘 管 的UDRM和URRM中較小的標值作為該器件的額定電壓額定電壓。選用時，一般取額定電壓為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓23

28、倍。使用注意：使用注意：1）電壓定額電壓定額402.3.3 晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù)通態(tài)平均電流通態(tài)平均電流 IT(AV）在環(huán)境溫度為40C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值最大工頻正弦半波電流的平均值。標稱其額定電流的參數(shù)。IT(AV)計算方法計算方法維持電流維持電流 IHIH 使晶閘管維持導通所必需的最小電流。擎住電流擎住電流 IL IL 晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后， 能維持導通所需的最小電流。對同一晶閘管來說對同一晶閘管來說，通常通常IL約為約為IH的的24倍倍。浪涌電流浪涌電流ITSMITSM指由于電路異常情況引起的

29、并使結(jié)溫超過額定結(jié)溫的不重復性最大正向過載電流 。2 2）電流定額電流定額41 這說明額定電流這說明額定電流IT(AV)=100A的晶閘管，其額定有效值為的晶閘管，其額定有效值為IT = Kf IT(AV) = 157A。IT(AV)計算方法：計算方法： 0)(sin21mmAVTIttdII2)sin(2102mmTItdtII 電電流流平平均均值值電電流流有有效效值值 fK57. 12)( AVTTfIIK（2.3.32.3.3）（2.3.42.3.4）（2.3.52.3.5）（2.3.42.3.4） 根據(jù)額定電流的定義可知，額定通態(tài)平均電流是指在通以單相工根據(jù)額定電流的定義可知，額定通態(tài)

30、平均電流是指在通以單相工頻正弦波電流時的允許最大平均電流。設該正弦半波電流的峰值為頻正弦波電流時的允許最大平均電流。設該正弦半波電流的峰值為Im, 則額定電流則額定電流(平均電流平均電流)為：為：額定電流有效值為：額定電流有效值為： 現(xiàn)定義某電流波形的有效值與平均值之比為這個電流波形的波現(xiàn)定義某電流波形的有效值與平均值之比為這個電流波形的波形系數(shù)，用形系數(shù)，用Kf表示：表示：根據(jù)上式可求出正弦半波電流的波形系數(shù)：根據(jù)上式可求出正弦半波電流的波形系數(shù)：42門極觸發(fā)電流門極觸發(fā)電流IGTIGT和門極觸發(fā)電壓和門極觸發(fā)電壓UGTUGT 1 1）定義：定義：在室溫下，晶閘管加在室溫下，晶閘管加6V正向

31、陽極電壓正向陽極電壓時，使元件完全導通所必須的最小門極電流，稱為時，使元件完全導通所必須的最小門極電流，稱為門極觸發(fā)電流門極觸發(fā)電流IGT。對應于門極觸發(fā)電流的門極電壓。對應于門極觸發(fā)電流的門極電壓稱為門極觸發(fā)電壓稱為門極觸發(fā)電壓UGT。 2 2）晶閘管由于）晶閘管由于門極特性門極特性的差異，其觸發(fā)電流、觸的差異，其觸發(fā)電流、觸發(fā)電壓也相差很大。所以對不同系列的元件只規(guī)定發(fā)電壓也相差很大。所以對不同系列的元件只規(guī)定了觸發(fā)電流、電壓的上、下限值。了觸發(fā)電流、電壓的上、下限值。 3 3）晶閘管的銘牌上都標明了其觸發(fā)電流和電壓在）晶閘管的銘牌上都標明了其觸發(fā)電流和電壓在常溫下的實測值，但觸發(fā)電流、電

32、壓受常溫下的實測值，但觸發(fā)電流、電壓受溫度的影響溫度的影響很大，溫度升高，很大，溫度升高，UGT 、IGT 值會顯著降低，溫度降值會顯著降低，溫度降低，低，UGT 、IGT 值又會增大。值又會增大。為了保證晶閘管的可靠為了保證晶閘管的可靠觸發(fā)，在實際應用中，外加門極電壓的幅值應比觸發(fā)，在實際應用中，外加門極電壓的幅值應比UGT 大幾倍。大幾倍。43通態(tài)平均電壓通態(tài)平均電壓UT(AV )UT(AV ) 1 1）定義：）定義：在規(guī)定環(huán)境溫度、標準散熱條件下，在規(guī)定環(huán)境溫度、標準散熱條件下， 元件通以元件通以正弦半波額定電流時，陽極與陰極間電壓降的平均值，稱正弦半波額定電流時，陽極與陰極間電壓降的平

33、均值，稱通態(tài)平均電壓通態(tài)平均電壓(又稱管壓降又稱管壓降) 2 2）其數(shù)值按表）其數(shù)值按表2.3.3分組分組在實際使用中，從減小損耗和在實際使用中，從減小損耗和元件發(fā)熱來看，應選擇元件發(fā)熱來看，應選擇T(AV) 小的晶閘管。小的晶閘管。組組 別別ABC通態(tài)平均電壓（通態(tài)平均電壓（V） T0.40.4T0.50.5T0.6組組 別別DEF通態(tài)平均電壓（通態(tài)平均電壓（V） 0.6T0.70.7T0.80.8T0.9組組 別別GHI通態(tài)平均電壓（通態(tài)平均電壓（V） 0.9T1.01.0T1.11.1T1.2表表2.3.3 2.3.3 晶閘管通態(tài)平均電壓分組晶閘管通態(tài)平均電壓分組442.3.3 晶閘管的

34、主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù) 除開通時間tgt和關斷時間tq外，還有：斷態(tài)電壓臨界上升率斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt 指在額定結(jié)溫和門極開路的情況下，不導致晶閘管從斷態(tài)到通 態(tài)轉(zhuǎn)換的外加電壓最大上升率。 電壓上升率過大，使充電電流足夠大，就會使晶閘管誤導通 。 通態(tài)電流臨界上升率通態(tài)電流臨界上升率di/dt 指在規(guī)定條件下，晶閘管能承受而無有害影響的最大通態(tài)電流上升率。 如果電流上升太快，可能造成局部過熱而使晶閘管損壞。3 3）動態(tài)參數(shù)動態(tài)參數(shù)452.3.4 晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件有快速晶閘管和高頻晶閘管。開關時間以及du/dt和di/dt耐量都有明顯改善。普通晶閘管關斷時間數(shù)百微秒，快

35、速晶閘管數(shù)十微秒，高頻晶閘管10s左右。高頻晶閘管的不足在于其電壓和電流定額都不易做高。由于工作頻率較高，不能忽略其開關損耗的發(fā)熱效應。DATASHEET1 1）快速晶閘管快速晶閘管（Fast Switching Thyristor FST)462.3.4 晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件2 2）雙向晶閘管雙向晶閘管（Triode AC SwitchTRIAC或或Bidirectional triode thyristor）圖2-10 雙向晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性a) 電氣圖形符號 b) 伏安特性a)b)IOUIG=0GT1T2可認為是一對反并聯(lián)聯(lián)接的普通晶閘管的集成。有兩個主電極T1和

36、T2，一個門極G。在第和第III象限有對稱的伏安特性。不用平均值而用有效值不用平均值而用有效值來表示其額定電流值來表示其額定電流值。DATASHEET472.3.4 晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件逆導晶閘管（逆導晶閘管（Reverse Conducting ThyristorRCT）a)KGAb)UOIIG=0圖2-11 逆導晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性a) 電氣圖形符號 b) 伏安特性將晶閘管反并聯(lián)一個二極管制作在同一管芯上的功率集成器件。具有正向壓降小、關斷時間短、高溫特性好、額定結(jié)溫高等優(yōu)點。482.3.4 晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件光控晶閘管（光控晶閘管（Light Trig

37、gered ThyristorLTT）AGKa)AK光強度強弱b)OUIA圖2-12 光控晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性a) 電氣圖形符號 b) 伏安特性又稱光觸發(fā)晶閘管，是利用一定波長的光照信號觸發(fā)導通的晶閘管。光觸發(fā)保證了主電路與控制電路之間的絕緣，且可避免電磁干擾的影響。因此目前在高壓大功率的場合。492.4 門極可關斷晶閘管門極可關斷晶閘管晶閘管的一種派生器件?？梢酝ㄟ^在門極施加負的脈沖電流使其關斷。GTO的電壓、電流容量較大，與普通晶閘管接近，因而在兆瓦級以上的大功率場合仍有較多的應用。DATASHEET 門極可關斷晶閘管門極可關斷晶閘管（Gate-Turn-Off Thyristo

38、r GTO）50結(jié)構結(jié)構：與普通晶閘管的相同點相同點： PNPN四層半導體結(jié)構，外部引出陽極、陰極和門極。和普通晶閘管的不同點不同點：GTO是一種多元的功率集成器件。c)圖1-13AGKGGKN1P1N2N2P2b)a)AGK圖2-13 GTO的內(nèi)部結(jié)構和電氣圖形符號 a) 各單元的陰極、門極間隔排列的圖形 b) 并聯(lián)單元結(jié)構斷面示意圖 c) 電氣圖形符號1）GTO的結(jié)構和工作原理的結(jié)構和工作原理51工作原理工作原理：與普通晶閘管一樣，可以用圖1-7所示的雙晶體管模型來分析。 RN PNPN PAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a)b)圖2-7 晶閘

39、管的雙晶體管模型及其工作原理 1 1+ + 2 2=1=1是器件臨界導通的條件。是器件臨界導通的條件。 由P1N1P2和N1P2N2構成的兩個晶體管V1、V2分別具有共基極電流增益 1 1和 2 2 。522.4 門極可關斷晶閘管門極可關斷晶閘管GTO能夠通過門極關斷的原因是其與普通晶閘管有能夠通過門極關斷的原因是其與普通晶閘管有如下如下區(qū)別區(qū)別： 設計2較大，使晶體管V2控 制靈敏，易于GTO。 導通時1+2更接近1，導通時接近臨界飽和，有利門極控制關斷，但導通時管壓降增大。 多元集成結(jié)構，使得P2基區(qū)橫向電阻很小，能從門極抽出較大電流。 RN P NP N PAGSKEGIGEAIKIc2

40、Ic1IAV1V2b )圖2-7 晶閘管的工作原理532.4 門極可關斷晶閘管門極可關斷晶閘管GTO導通過程與普通晶閘管一樣，只是導通時飽和程度較淺。GTO關斷過程中有強烈正反饋使器件退出飽和而關斷。多元集成結(jié)構還使GTO比普通晶閘管開通過程快，承受di/dt能力強 。 由上述分析我們可以得到以下結(jié)論結(jié)論：542.4 門極可關斷晶閘管門極可關斷晶閘管開通過程開通過程：與普通晶閘管相同關斷過程關斷過程：與普通晶閘管有所不同儲存時間儲存時間ts，使等效晶體管退出飽和。下降時間下降時間tf 尾部時間尾部時間tt 殘存載流子復合。通常tf比ts小得多，而tt比ts要長。門極負脈沖電流幅值越大，ts越短

41、。Ot0tiGiAIA90%IA10%IAtttftstdtrt0t1t2t3t4t5t6 圖2-14 GTO的開通和關斷過程電流波形 GTO的動態(tài)特性的動態(tài)特性552.4 門極可關斷晶閘管門極可關斷晶閘管GTO的主要參數(shù)的主要參數(shù) 延遲時間與上升時間之和。延遲時間一般約12s，上升時間則隨通態(tài)陽極電流的增大而增大。 一般指儲存時間和下降時間之和，不包括尾部時間。下降時間一般小于2s。（2） 關斷時間關斷時間toff（1）開通時間開通時間ton 不少GTO都制造成逆導型，類似于逆導晶閘管，需承受反壓時，應和電力二極管串聯(lián) 。 許多參數(shù)和普通晶閘管相應的參數(shù)意義相同，以下只介紹意義不同的參數(shù)。5

42、6（3）最大可關斷陽極電流最大可關斷陽極電流IATO（4） 電流關斷增益電流關斷增益 off off一般很小，只有5左右，這是GTO的一個主要缺點。1000A的GTO關斷時門極負脈沖電流峰值要200A 。 GTO額定電流。 最大可關斷陽極電流與門極負脈沖電流最大值IGM之比稱為電流關斷增益。（1-8）GMATOoffII572.5 電力晶體管電力晶體管電力晶體管（Giant TransistorGTR，直譯為巨型晶體管） 。耐高電壓、大電流的雙極結(jié)型晶體管（Bipolar Junction TransistorBJT），英文有時候也稱為Power BJT。DATASHEET 1 2 應用應用2

43、0世紀80年代以來，在中、小功率范圍內(nèi)取代晶閘管，但目前又大多被IGBT和電力MOSFET取代。 術語用法術語用法：58與普通的雙極結(jié)型晶體管基本原理是一樣的。主要特性是耐壓高、電流大、開關特性好。通常采用至少由兩個晶體管按達林頓接法組成的單元結(jié)構。采用集成電路工藝將許多這種單元并聯(lián)而成 。1）GTR的結(jié)構和工作原理的結(jié)構和工作原理圖2-15 GTR的結(jié)構、電氣圖形符號和內(nèi)部載流子的流動 a) 內(nèi)部結(jié)構斷面示意圖 b) 電氣圖形符號 c) 內(nèi)部載流子的流動59在應用中，GTR一般采用共發(fā)射極接法。集電極電流ic與基極電流ib之比為 GTR的電流放大系數(shù)電流放大系數(shù)，反映了基極電流對集電極電流的

44、控制能力 。當考慮到集電極和發(fā)射極間的漏電流Iceo時，ic和ib的關系為 ic= ib +Iceo單管GTR的 值比小功率的晶體管小得多，通常為10左右，采用達林頓接法可有效增大電流增益。bcii空穴流電子流c)EbEcibic=ibie=(1+ )ib1）GTR的結(jié)構和工作原理的結(jié)構和工作原理60 (1) 靜態(tài)特性靜態(tài)特性共發(fā)射極接法時的典型輸出特性：截止區(qū)截止區(qū)、放大區(qū)放大區(qū)和飽和區(qū)飽和區(qū)。在電力電子電路中GTR工作在開關狀態(tài)。在開關過程中，即在截止區(qū)和飽和區(qū)之間過渡時，要經(jīng)過放大區(qū)。截止區(qū)放大區(qū)飽和區(qū)OIcib3ib2ib1ib1ib2ib3Uce圖2-16 共發(fā)射極接法時GTR的輸出

45、特性2）GTR的基本特性的基本特性61開通過程開通過程延遲時間td和上升時間tr，二者之和為開通時間開通時間ton。關斷過程關斷過程儲存時間ts和下降時間tf，二者之和為關斷時間關斷時間toff 。GTR的開關時間在幾微秒以內(nèi)，比晶閘管和GTO都短很多 。ibIb1Ib2Icsic0090% Ib110% Ib190% Ics10% Icst0t1t2t3t4t5tttofftstftontrtd圖2-17 GTR的開通和關斷過程電流波形(2) 動態(tài)特性動態(tài)特性62 前已述及：電流放大倍數(shù)、直流電流增益hFE、集射極間漏電流Iceo、集射極間飽和壓降Uces、開通時間ton和關斷時間toff

46、(此外還有此外還有)： 1) 最高工作電壓最高工作電壓 GTR上電壓超過規(guī)定值時會發(fā)生擊穿。集基極擊穿電壓U（BR）CBO；發(fā)射極開路時，集電極能承受的最高電壓集射極擊穿電壓U（BR）CEO；基極開路時，集射極能承受的最高電壓3）GTR的主要參數(shù)的主要參數(shù)63通常規(guī)定為下降到規(guī)定值的1/21/3時所對應的Ic 。 3) 集電極最大耗散功率集電極最大耗散功率PcM最高工作溫度下允許的耗散功率。產(chǎn)品說明書中給PcM時同時給出殼溫TC，間接表示了最高工作溫度 。 2) 集電極最大允許電流集電極最大允許電流IcM64一次擊穿一次擊穿：集電極電壓升高至擊穿電壓時，Ic迅速增大。只要Ic不超過限度，GTR

47、一般不會損壞，工作特性也不變。 二次擊穿二次擊穿：一次擊穿發(fā)生時，Ic突然急劇上升，電壓陡然下降。常常立即導致器件的永久損壞，或者工作特性明顯衰變 。 安 全 工 作 區(qū) （安 全 工 作 區(qū) （ S a f e Operating AreaSOA） 最高電壓UceM、集電極最大電流IcM、最大耗散功率PcM、二次擊穿臨界線限定。SOAOIcIcMPSBPcMUceUceM圖2-18 GTR的安全工作區(qū) GTR的二次擊穿現(xiàn)象與安全工作區(qū)的二次擊穿現(xiàn)象與安全工作區(qū)652.6 電力場效應晶體管電力場效應晶體管分為結(jié)型結(jié)型和絕緣柵型絕緣柵型通常主要指絕緣柵型絕緣柵型中的MOSMOS型型（Metal

48、Oxide Semiconductor FET）簡稱電力MOSFET（Power MOSFET）結(jié)型電力場效應晶體管一般稱作靜電感應晶體管（Static Induction TransistorSIT） 特點特點用柵極電壓來控制漏極電流 驅(qū)動電路簡單，需要的驅(qū)動功率小。 開關速度快，工作頻率高。 熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR。 電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的電力電子裝置 。66電力電力MOSFET的種類的種類 按導電溝道可分為P溝道溝道和N溝道溝道。 耗盡型耗盡型當柵極電壓為零時漏源極之間就存在導電溝道。 增強型增強型對于N（P）溝道器件，柵極電壓大于（小于）零時才存在導電溝道。

49、電力MOSFET主要是N溝道增強型溝道增強型。DATASHEET1）電力）電力MOSFET的結(jié)構和工作原理的結(jié)構和工作原理67電力電力MOSFET的結(jié)構的結(jié)構是單極型晶體管。導電機理與小功率MOS管相同，但結(jié)構上有較大區(qū)別。采用多元集成結(jié)構，不同的生產(chǎn)廠家采用了不同設計。N+GSDP溝道b)N+N-SGDPPN+N+N+溝道a)GSDN溝道圖1-19圖2-19 電力MOSFET的結(jié)構和電氣圖形符號68小功率MOS管是橫向?qū)щ娖骷ｋ娏OSFET大都采用垂直導電結(jié)構，又稱為VMOSFET（Vertical MOSFET）。按垂直導電結(jié)構的差異，分為利用V型槽實現(xiàn)垂直導電的V V M O S F

50、 E T 和 具 有 垂 直 導 電 雙 擴 散 M O S 結(jié) 構 的VDMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET）。這里主要以VDMOS器件為例進行討論。目前生產(chǎn)的VDMOS中絕大多數(shù)是N溝道增強型，這是由于P溝道器件在相同硅片面積下，其通態(tài)電阻是N型器件的23倍。因此今后若無特別說明，均指N溝道增強型器件。電力電力MOSFET的結(jié)構的結(jié)構69截止截止：漏源極間加正電源，柵源極間電壓為零。P基區(qū)與N漂移區(qū)之間形成的PN結(jié)J1反偏，漏源極之間無電流流過。導電導電：在柵源極間加正電壓UGS當UGS大于UT時，P型半導體反型成N型而成為反型層反型層，該反型層形

51、成N溝道而使PN結(jié)J1消失，漏極和源極導電 。N+GSDP溝道b)N+N-SGDPPN+N+N+溝道a)GSDN溝道圖1-19圖2-19 電力MOSFET的結(jié)構和電氣圖形符號電力電力MOSFET的工作原理的工作原理70 (1) 靜態(tài)特性靜態(tài)特性漏極電流ID和柵源間電壓UGS的關系稱為MOSFET的轉(zhuǎn)移特性轉(zhuǎn)移特性。ID較大時，ID與與UGS的關系近似線性，曲線的斜率定義為跨導跨導Gfs。010203050402468a)10203050400b)1020 305040飽和區(qū)非飽和區(qū)截止區(qū)ID/AUTUGS/VUDS/VUGS=UT=3VUGS=4VUGS=5VUGS=6VUGS=7VUGS=8

52、VID/A圖2-20 電力MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 a) 轉(zhuǎn)移特性 b) 輸出特性2）電力）電力MOSFET的基本特性的基本特性71截止區(qū)截止區(qū)（對應于GTR的截止區(qū)）飽和區(qū)飽和區(qū)（對應于GTR的放大區(qū)）非飽和區(qū)非飽和區(qū)（對應GTR的飽和區(qū)）工作在開關狀態(tài)，即在截止區(qū)和非飽和區(qū)之間來回轉(zhuǎn)換。漏源極之間有寄生二極管，漏源極間加反向電壓時器件導通。通態(tài)電阻具有正溫度系數(shù)，對器件并聯(lián)時的均流有利。圖2-20電力MOSFET的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 a) 轉(zhuǎn)移特性 b) 輸出特性MOSFET的漏極伏安特性的漏極伏安特性：010203050402468a)10203050400b)10 20 305

53、040飽和區(qū)非飽和區(qū)截止區(qū)ID/AUTUGS/VUDS/VUGS=UT=3VUGS=4VUGS=5VUGS=6VUGS=7VUGS=8VID/A72開通過程開通過程開通延遲時間開通延遲時間td(on) 上升時間上升時間tr開通時間開通時間ton開通延遲時間與上升時間之和關斷過程關斷過程關斷延遲時間關斷延遲時間td(off)下降時間下降時間tf關斷時間關斷時間toff關斷延遲時間和下降時間之和a）b)RsRGRFRLiDuGSupiD信號+UEiDOOOuptttuGSuGSPuTtd(on)trtd(off)tf圖2-21 電力MOSFET的開關過程a) 測試電路 b) 開關過程波形up脈沖信

54、號源，Rs信號源內(nèi)阻，RG柵極電阻，RL負載電阻，RF檢測漏極電流(2) 動態(tài)特性動態(tài)特性73 MOSFET的開關速度和Cin充放電有很大關系?？山档万?qū)動電路內(nèi)阻Rs減小時間常數(shù)，加快開關速度。不存在少子儲存效應，關斷過程非常迅速。開關時間在10100ns之間，工作頻率可達100kHz以上，是主要電力電子器件中最高的。場控器件，靜態(tài)時幾乎不需輸入電流。但在開關過程中需對輸入電容充放電，仍需一定的驅(qū)動功率。開關頻率越高，所需要的驅(qū)動功率越大。MOSFET的開關速度的開關速度74v 溝道體區(qū)表面發(fā)生強反型所需的最低柵極電壓稱為溝道體區(qū)表面發(fā)生強反型所需的最低柵極電壓稱為VDMOSVDMOS管的閾值

55、電壓。管的閾值電壓。v 一般情況下將漏極短接條件下，一般情況下將漏極短接條件下，I ID D=1mA=1mA時的柵極電壓定義時的柵極電壓定義為為U UT T。實際應用時，。實際應用時，U UGSGS=(1.5=(1.52.5)U2.5)UT T，以利于獲得較小的，以利于獲得較小的溝道壓降。溝道壓降。v U UT T還與結(jié)溫還與結(jié)溫T Tj j有關，有關，T Tj j升高，升高，U UT T將下降將下降( (大約大約T Tj j每增加每增加4545，U UT T下降下降10%10%，其溫度系數(shù)為，其溫度系數(shù)為-6.7mV-6.7mV)。 。電力場效應晶體管的特性與主要參數(shù)電力場效應晶體管的特性與

56、主要參數(shù) (1)通態(tài)電阻通態(tài)電阻Ron v 在確定的柵壓在確定的柵壓U UGSGS下，下，VDMOSVDMOS由可調(diào)電阻區(qū)進入飽和區(qū)時漏由可調(diào)電阻區(qū)進入飽和區(qū)時漏極至源極間的直流電阻稱為通態(tài)電阻極至源極間的直流電阻稱為通態(tài)電阻R Ronon。R Ronon是影響最大輸出是影響最大輸出功率的重要參數(shù)。功率的重要參數(shù)。v 在相同條件下，耐壓等級越高的器件其在相同條件下，耐壓等級越高的器件其R Ronon值越大，另外值越大，另外R Ronon隨隨I ID D的增加而增加，隨的增加而增加，隨U UGSGS的升高而減小。的升高而減小。(2) (2) 閾值電壓閾值電壓U UT T75v IDM表征器件的電

57、流容量。當表征器件的電流容量。當UGS=10V，UDS為某一數(shù)為某一數(shù)值時，漏源間允許通過的最大電流稱為最大漏極電流。值時，漏源間允許通過的最大電流稱為最大漏極電流。GSDmUIg l(3) 跨導跨導gml跨導跨導gm定義定義 表示表示UGS對對ID的控制能力的大小。實際中高跨導的管子具有更好的的控制能力的大小。實際中高跨導的管子具有更好的頻率響應。頻率響應。l(4) 漏源擊穿電壓漏源擊穿電壓BUDS BUDS決定了決定了VDMOS的最高工作電壓，它是為了避免器件進的最高工作電壓，它是為了避免器件進入雪崩區(qū)而設立的極限參數(shù)。入雪崩區(qū)而設立的極限參數(shù)。(5) 柵源擊穿電壓柵源擊穿電壓BUGS B

58、UGS是為了防止絕緣柵層因柵源間電壓過高而發(fā)生介是為了防止絕緣柵層因柵源間電壓過高而發(fā)生介電擊穿而設立的參數(shù)。一般電擊穿而設立的參數(shù)。一般BUGS=20V。(6) 最大漏極電流最大漏極電流IDM76圖圖2.6.3 VDMOS極間極間 電容等效電路電容等效電路 INmmCgf 2 GDGSINCCC GDDSOCCC GDRCC l(7) 最高工作頻率最高工作頻率fml定義；定義；式中式中CIN為器件的輸入電容為器件的輸入電容, 一般一般說來，器件的極間電容如圖說來，器件的極間電容如圖2.6.3所示。圖中所示。圖中輸入電容：輸入電容：輸出電容：輸出電容：反饋電容：反饋電容：77圖圖2.6.4 V

59、DMOS開關開關 過程電壓波形圖過程電壓波形圖 rdonttt fsoffttt l(8)(8)開關時間開關時間t tonon與與t toffoff開通時間：開通時間： 延遲時間延遲時間t td d：對應輸入電壓信號上升對應輸入電壓信號上升沿幅度為沿幅度為10%Uim 10%Uim 到輸出電壓信號下降沿到輸出電壓信號下降沿幅度為幅度為10%Uom 10%Uom 的時間間隔。的時間間隔。 上升上升t tr r時間：時間：對應輸出電壓幅度由對應輸出電壓幅度由10%U10%Uo o變化到變化到90%U90%Uomom的時間，這段時間對應的時間，這段時間對應于于U Ui i向器件輸入電容充電的過程。向

60、器件輸入電容充電的過程。關斷時間關斷時間: :l 存儲存儲t ts s時間：時間：對應柵極電容存儲電荷的對應柵極電容存儲電荷的消失過程。消失過程。 下降時間下降時間t tf f在在VDMOSVDMOS管中，管中，t tonon和和t toffoff都都可以控制得比較小，因此器件的開關速度可以控制得比較小，因此器件的開關速度相當高。相當高。78 1 1）漏源通態(tài)電阻限制線）漏源通態(tài)電阻限制線I(I(由由于通態(tài)電阻于通態(tài)電阻R Ronon大，因此器件在低大，因此器件在低壓段工作時要受自身功耗的限制壓段工作時要受自身功耗的限制) )； 2 2）最大漏極電流限制線）最大漏極電流限制線； 3 3）最大功