常用電力電子器件介紹

常用電力電子器件引見一、晶閘管(Thyristor)的構造及任務原理

二、門極可關斷晶閘管〔GTO〕三、大功率晶體管〔GTR〕四、功率場效應晶體管〔MOSFET〕五、絕緣柵雙極晶體管〔IGBT〕復習提問1、什么是直流電機，什么是交流電機？2、三相異步電動機轉(zhuǎn)速公式表達式。導入新課從復習可知，直流電機構造復雜但調(diào)速效果好，而交流電機構造簡單但調(diào)速效果普通，隨著大功率可控整流器件的出現(xiàn)使得交流調(diào)速進入了實踐運用的階段。

晶閘管(Thyristor)的構造及任務原理晶閘管(Thyristor)俗稱硅晶體閘流管。晶閘管通常有普通晶閘管、雙向晶閘管、可關斷晶閘管、逆導晶閘管和快速晶閘管等。普通晶閘管也叫可控硅，用SCR表示，國際通用稱號為Thyristor簡稱T。晶閘管的構造晶閘管內(nèi)部是一種四層〔P、N、P、N〕構造，對外呈三端〔A、G、K〕大功率半導體器件，它有三個PN結：J1、J2、J3。其外形有平板形和螺栓形，見圖2.1〔a〕、(b)所示。三個引出端分別叫做陽極A、陰極K和門極G，門極也叫控制級。晶閘管的圖形符號見圖2.1(c)所示。晶閘管的任務原理由晶閘管的構造可知，晶閘管是一種四層三端器件，有J1、J2、J3三個PN結，見圖2.2(a)所示.當把中間的N1和P2分為兩部分，那么可構成一個NPN型晶體管和一個PNP型晶體管的復合管，如圖2.2(b)所示。1.晶閘管的導電特性：單導游電特性和正導游通的可控性。2.晶閘管的導通條件：〔1〕晶閘管的陽極－陰極之間加正向電壓。〔2〕晶閘管的門極－陰極之間有正向觸發(fā)電壓,且有足夠的觸發(fā)電流。3.維持電流：堅持晶閘管導通的最小陽極電流。由圖2.2〔c〕可知，每個晶體管的集電極電流是另一個晶體管的基極電流。兩個晶體管相互復合,當有足夠的門極電流Ig時，就會構成劇烈的正反響，即此時兩個晶體管迅速飽和導通，即晶閘管飽和導通。假設要關斷晶閘管，那么應設法使晶閘管的陽極電流減小到維持電流以下。門極可關斷晶閘管〔GTO〕門極可關斷晶閘管是在普通晶閘管的根底上開展而來。從構造上看通常它有三個極：陽極〔A〕、陰極〔K〕和門極〔G〕。其任務原理是：經(jīng)過控制門極信號進展接通和關斷晶閘管，其任務特點如下：1.導通條件在門極和陰極之間加一正向電壓，即：G〔＋〕、K〔－〕，GTO導通。2.關斷條件在門極和陰極之間加一反向電壓，G〔－〕、K〔＋〕，GTO關斷。電路如圖2-3所示門極可關斷晶閘管通斷方便，是一種大功率無觸點開關，它是逆變電路中的主要開關元件，廣泛用在中小容量變頻器中。但由于遭到反向關斷及任務頻率的限制，門極可關斷晶閘管正被新型的大功率晶體管GTR所取代，但是在大容量變頻器，GTO以其任務電流大，耐壓高的特性，仍得到普遍運用。大功率晶體管〔GTR〕〔一〕、根本構造是一種大功率晶體管，又叫雙極型晶體管〔BJT〕，GTR在構造上常用達林頓構造方式，是由多個晶體管復合組成的大功率晶體管，經(jīng)過與反相續(xù)流二極管并聯(lián)組成一個模塊，如圖2-4所示。GTR也具有三個極，分別是基極〔B〕、發(fā)射極〔E〕、集電極〔C〕?！捕?、GTR的任務特點GTR好像普通的晶體管一樣，也有三種任務形狀，即放大、飽和及截止形狀，在大功率可控電路中，GTR主要任務在飽和形狀和截止形狀。由于GTR任務在大功率電路中，因此管子的功耗是一個不容忽視的問題，GTR在截止和飽和形狀時其功耗是很小的，但是在放大形狀其功耗將增大百倍，因此，逆變電路的GTR在交替切換的過程中是不允許在放大區(qū)稍做停留的。GTR具有自關斷才干及開關時間短、飽和壓降低、平安任務區(qū)寬等特點，廣泛用于交流調(diào)速、變頻電源中。在中小容量的變頻器中，曾一度占據(jù)了主導位置。功率場效應晶體管〔MOSFET〕率場效應晶體管與場效應晶體管一樣也是有三個極，分別是源極S、漏極D和柵極G，管子的銜接及任務特性也根本與場效應晶體管一樣。功率場效應晶體管屬于電壓控制型器件，自關斷才干強，驅(qū)動功率很小，運用方便，開關頻率比較高，無二次擊穿景象。功率場效應晶體管在存放和運輸中應有防靜電安裝，柵極不能開路任務，對于電感性負載應有適當?shù)木S護措施。絕緣柵雙極晶體管〔IGBT〕絕緣柵雙極晶體管簡稱IGBT是一種集大功率晶體管〔GTR〕和功率場效應晶體管〔MOSFET〕兩者于一身的復合型器件，它有三個極分別是集電極〔C〕，發(fā)射極〔E〕和柵極〔G〕，如圖2-5所示。輸入阻抗很高，，它既有MOS器件的任務速度快，驅(qū)動電路簡單的特點，又具備了大功率晶體管的電流大，通態(tài)電壓低的優(yōu)點。