1、第九章 功率器件,功率器件,二极管 晶闸管 功率MOSFET 静电感应晶体管SIT 绝缘栅双极晶体管IGBT 碳化硅功率器件,功率器件的作用: 整流、放大、开关 功率器件的性能:由额定电压、额定电流、开关速度(工作频率)、反向耐压等描述。 关键参数:输出容量额定电压X额定电流,大功率意味着大电流和高电压。,晶闸管,晶闸管thyristor ,可控硅整流器,是一类具有三个以上pn结的器件,能够保持开态和关态两种稳定状态,并可在两种状态间转换的器件。关态下:可以承受低反向电流下的高偏压。开态下:在低压降下能传导大电流。,工作原理,反向区:A接负,K接正。偏压小于pn结的反向击穿电压(反向阻断电压)
2、 J1结、J3结反偏。只有很小的电流流过。类似于pn结的反向电流,有通和断两个稳定状态、有负阻现象。,断态区:A接正,K接负,但所加偏压较小(VJ2结的雪崩击穿电压)。 J1结、J3结正偏;J2结反偏。,由于J2反偏,只能流过很小的反向电流,因此在该区,虽然工作在正向区,但只有小的电流,特性类似于二极管的反向特性。,雪崩区:A接正,K接负,但所加偏压增大(VJ2结的雪崩击穿电压VB)。,J1结、J3结正偏;J2结反偏,但出现雪崩击穿,产生大量电子、空穴对,反向漏电流变大。器件转为导通,该界限为转折电压VBo。,加栅控电流IG后,相当于n2p2n1晶体管的基极电流,在J1处引起空穴的反向注入,增
3、大到一定后,J2结中出现载流子积累,器件转为导通。IG增大,VB0减小。通常IG在几mA几百mA。,负阻区:A接正,K接负,外加电压大于转折电压。,J1结、J3结正偏;J2结反偏,雪崩击穿所产生大量电子空穴对受反向电场抽取,电子进入n1区,空穴进入p2区,使空间电荷区变薄,雪崩减弱,J1、J3结的注入增强。出现电压减小,电流增加的负阻现象。,导通区:A接正,K接负,负阻情况积累到一定程度后,出现p2区相当于n1区为正,J2结倒向,三个结均处于正偏。出现类似于二极管正向大IV特性。器件转为导通。 为了保持导通状态所必需的最低电压和电流分别称为维持电压VH和维持电流IH。 导通后栅极信号失去作用,IG撤去后器件仍为导通。于是仅靠IG无法实现由导通到阻断态的关断。,导通态 阻断态由导通态返回阻断态必须减小电压(VVH),或改变偏压的极性。 阻断态 导通态A接正,K接负,外加电压大于转折电压。IG的作用在于调控转折电压的大小。 易于实现大容量,但没有自关断能力,难以适应复杂控制。,