新能源變換技術

1.1二極管的識別二極管的識別一、二極管簡介應用時間在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容電力二極管結構和原理簡單，工作可靠，自20世紀50年代初期就獲得應用。一、二極管簡介快恢復二極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。二、電力二極管的主要類型普通二極管快恢復二極管肖特基二極管二、電力二極管的主要類型普通二極管又稱整流二極管，多用于開關頻率不高（1kHz以下）的整流電路中。反向恢復時間長，在5μs以上。正向電流定額和反向電壓定額分別可達數千安和數千伏以上。二、電力二極管的主要類型（2）快恢復二極管指恢復過程很短，特別是反向恢復過程很短（一般在5μs以下）的二極管被稱為快恢復二極管，簡稱快速二極管。工藝上多采用摻金措施，結構上有的仍采用PN結型結構，但大多采用加以改進的PIN結構。肖特基二極管指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。二、電力二極管的主要類型（3）肖特基二極管反向恢復時間很短（10～40ns），正向恢復過程中不會有明顯的電壓過沖；優點在反向耐壓較低的情況下其正向壓降也很小，明顯低于快恢復二極管。開關損耗和正向導通損耗都比快速二極管還要小，效率高。二、電力二極管的主要類型（3）肖特基二極管當所能承受的反向耐壓提高時其正向壓降也會高得不能滿足要求，因此多用于200V以下的低壓場合；弱點二、電力二極管的主要類型反向漏電流大對溫度敏感反向穩態損耗不能忽略必須嚴格限制其工作溫度二極管的基本結構和工作原理相同二、電力二極管的主要類型PN結封裝引線PNAKAK（1）元件結構、電氣符號三、電力二極管的結構和工作原理（2）元件外形在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容中大功率電力二極管主要有螺栓型和平板型兩種封裝。三、電力二極管的結構和工作原理額定電流200A以下的器件采用螺栓型額定電流200A以上的器件采用平板型四、工作原理電力二極管的工作原理和普通二極管一樣。當二極管處于正向電壓作用時，PN結導通，正向管壓降很小；當二極管處于反向電壓作用時，PN結截止，僅有極小的漏電流流過二極管。五、電力二極管的導電特性

狀態參數正向導通反向截止反向擊穿電壓維持0.7V反向大反向大電流正向大幾乎為零反向大阻態低阻態高阻態——當PN結加正向電壓產生較大電流相當于PN結電阻很小當PN結加反向電壓產生電流很小相當于PN結電阻很大五、電力二極管的導電特性正向導通、反向截止的導電現象稱之為PN結的單向導電性。電力二極管的內部就是由一個PN結所構成的。電力二極管的主要特性就是單向導電性。

狀態參數正向導通反向截止反向擊穿電壓維持0.7V反向大反向大電流正向大幾乎為零反向大阻態低阻態高阻態——電力二極管的伏安特性六、電力二極管的伏安特性IOIFUTOUFU六、電力二極管的伏安特性門檻電壓UTO

正向電流IF開始明顯增加所對應的電壓。正向電壓降UF與IF對應的電力二極管兩端的電壓即為其正向電壓降UF。六、電力二極管的伏安特性承受反向電壓時，只有微小而數值恒定的反向漏電流。當外加反向電壓增加到某一電壓時，反向電流突然增大，稱為反向擊穿，對應的電壓稱為反向擊穿電壓。二、電力二極管的主要類型照明醫療衛生航天事業

1.2二極管的檢測電力電子二極管識別與檢測1.二極管型號的識別2.使用萬用表檢測二級管的好壞3.檢測電力二極管的極性一、二極管的基本測試1.半導體二極管的型號國家標準對半導體器件型號的命名舉例如下：2AP92代表二極管A為N型Ge代表器件的材料B為P型GeC為N型SiD為P型SiP為普通管代表器件的類型Z為整流管K為開關管用數字代表同類器件的不同規格3代表三極管器件材料電流電壓參數不同一、二極管的基本測試2.二極管型號的識別器件材料電流電壓參數不同一、二極管的基本測試查看記錄元器件管型號電壓電流結構類型2.二極管型號的識別一、二極管的基本測試按照JB1144-75標準，ZP型硅整流二極管的型號格式如下：ZP整流特性普通型額定正向平均電流系列反向重復峰值電壓級別正向平均電壓組別

3.二極管好壞的測試一、二極管的基本測試3.二極管好壞的測試在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容二極管具有單向導電特性，將萬用表置于R×100擋或R×1K擋位置。用表筆測量A、K之間正反向電阻，正反向電阻相差較大，說明是好的。4.鑒別電力二極管的極性一、二極管的基本測試4.鑒別電力二極管的極性

將萬用表R×100檔或者R×1K檔測量電力二極管兩極性間正反向電阻，電阻小的一次黑表筆接的是陽極。5.肖特基二極管的檢測指針式萬用表將萬用表置于“R×1”擋檢測，黑表筆接正極，紅表筆接負極。一、二極管的基本測試指針式萬用表將萬用表置于“R×1”擋檢測，黑表筆接正極，紅表筆接負極。一、二極管的基本測試若測得正、反向電阻值均為無窮大或均接近0，則該肖特基二極管已開路或已被擊穿損壞。正向電阻值為2.5~3.5Ω，反向電阻值為無窮大。正常時損壞時一、二極管的基本測試5.肖特基二極管的檢測三端型肖特基二極管先測出公共端，判別出共陰對管，還是共陽對管。再分別測量兩個二極管的正、反向電阻值。

6.快恢復、超快恢復二極管的檢測一、二極管的基本測試6.快恢復、超快恢復二極管的檢測在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容先用R×1K檔檢測其單向導電性，經檢測，正向電阻為4.5K左右，反向電阻為無窮大；再用R×1擋復測一次，一般正向電阻為幾歐，反向電阻仍為無窮大。該項目任務主要考察了特殊二極管好壞和極性的檢測，以及指針式萬用表使用方法。一、二極管的基本測試7.任務考核評價肖特基二極管快恢復二極管記錄數據和存在的問題

2.1晶閘管的結構和命名晶閘管的工作原理晶閘管的識別與檢測1.晶閘管的結構和命名2.晶閘管的工作原理3.晶閘管的基本特性二極管型號的識別一、晶閘管的結構和命名塑封形螺栓形平板型晶閘管的結構和命名規則一、晶閘管的結構和命名晶閘管有三個電極陽極A陰極K控制極G一、晶閘管的結構和命名螺栓式晶閘管在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容有螺栓的一端是陽極，使用時用它固定在散熱器上；另一端有兩根引線，其中較粗的一根引線是陰極，較細的一根是控制極。文字符號為VT。不同型號的晶閘管電流、電壓參數等都不同，下面以Kp100-12晶閘管為例學習晶閘管的命名方法。一、晶閘管的結構和命名（1）晶閘管的命名方法K字母表示晶閘管的類別字母K表示晶閘管P:普通反向阻斷型K:快速型S:雙向型晶閘管的額定通態電流（額定電流）KP100—12表示額定電流為100A，額定電壓為1200V重復峰值電壓等級（額定電壓）二、晶閘管工作原理晶閘管與二極管相同點都具有單向導電性，電流只能從陽極流向陰極；二、晶閘管工作原理晶閘管與二極管不相同點晶閘管具有正向阻斷特性。二、晶閘管工作原理晶閘管與二極管不相同點晶閘管陽極與陰極之間加正向電壓時不能正向導通，必須在門極和陰極之間加上門極電壓，有足夠的門極電流才能使晶閘管正向導通，因此晶閘管是可控整流器件。二、晶閘管工作原理晶閘管一旦導通后門極就失去控制作用，無法通過門極的控制使晶閘管關斷，因此晶閘管也是半控型蒸餾器件。二、晶閘管工作原理晶閘管內部由硅半導體材料做成的管芯，管芯是圓形薄片由P型和N型半導體組成四層PNPN結構，形成三個PN結：J1、J2、J3。一、晶閘管的結構和命名晶閘管內部等效電路圖在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容由端面N層半導體引出陰極K由中間P層引出門極G由端面P引出陽極A管芯決定晶閘管的性能N2二、晶閘管工作原理陽極A相當于PNP型晶體管V1的發射極陰極K相當于NPN型晶體管V2的發射極二、晶閘管工作原理晶閘管導通之后，它的導體狀態完全依靠管本身的正反饋作用來維持。即使門極電流消失，晶閘管也會處于導通狀態。門極的作用是觸發晶閘管使其導通，之后門極就失去了控制作用。二、晶閘管工作原理結論1.晶閘管的導通條件是在晶閘管的陽極和陰極間加正向電壓，同時在它的門極和陰極間也加正向電壓，兩者缺一不可。2.晶閘管一旦導通，門極即失去控制作用，因此門極所加的觸發電壓一般為脈沖電壓。晶閘管從阻斷變為導通的過程稱為觸發導通。二、晶閘管工作原理門極觸發電流晶閘管導通后一般只有幾十毫安到幾百毫安。陽極和陰極可通過幾百安、幾千安的電流。二、晶閘管工作原理3.晶閘管關斷的條件是流過晶閘管的陽極電流IA小于維持電流IH。陽極電位低于陰極電位，晶閘管就會自行關斷。維持電流是保持晶閘管導通的最小電流。分析時對晶閘管所加各種電壓均在額定電壓范圍內。二、晶閘管工作原理晶閘管兩端加反向電壓過高，達到某一數值時，管子會反向擊穿，造成永久性皮壞。所加正向電壓過高，達到某一數值時，門極雖未加觸發電壓，晶閘管也會導通，造成“誤動作”。正向電壓過高反向電壓過高二、晶閘管工作原理晶閘管是一種開關器件具有不可控單向導電性導通時刻是可以控制的二、晶閘管工作原理可控整流調光減速無觸點開關

2.2晶閘管的特性和基本參數晶閘管的結構和命名晶閘管的工作原理光伏電源變換器件晶閘管的基本特性晶閘管的主要參數

晶閘管的特性和基本參數晶閘管的基本特性靜態特性動態特性一、晶閘管的基本特性1.晶閘管承受反向電壓時，不論門極是否有觸發電流，晶閘管都不會導通；2.承受正向電壓時，僅在門極有觸發電流的情況下晶閘管才能導通；3.晶閘管一旦導通，門極就會失去控制作用；4.要使晶閘管關斷，只能使晶閘管的陽極電流降到接近于0的某一數值以下。靜態特性一、晶閘管的基本特性反向不重復峰值電壓IG2>IG1>IG反向重復峰值電壓正向斷態不重復峰值電壓維持電流正向轉折電壓控制極電壓第Ⅰ象限的是正向特性第Ⅲ象限的是反向特性靜態特性一、晶閘管的基本特性反向不重復峰值電壓反向重復峰值電壓正向斷態重復峰值電壓維持電流正向轉折電壓控制極電壓第Ⅰ象限的是正向特性第Ⅲ象限的是反向特性正向斷態重不復峰值電壓一、晶閘管的基本特性靜態特性Ic=0時在器件兩端施加正向電壓正向阻斷狀態時只有很小的正向漏電電流流過，正向電壓逐漸增大。超過臨界點即正向轉折電壓Ubo時，漏電流急劇增大，器件開通。這種開通叫“硬開通”，一般不允許硬開通。一、晶閘管的基本特性靜態特性隨著門極電流幅值的增大，正向轉折電壓降低。一、晶閘管的基本特性如果門極電流為0，并且陽極電流降至接近于0的維持電流ⅠH以下時，晶閘管又會回到正向阻斷狀態。晶閘管特性與二極管的正向特性相仿，晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。導通后導通期間晶閘管上施加反向電壓時，伏安特性類似于二極管的反向特性。一、晶閘管的基本特性靜態特性陰極是晶閘管主電路與控制電路的公共端。門極觸發電流通過在觸發電路在門極和陰極之間施加觸發電壓而產生。晶閘管的門極觸發電流從門極流入晶閘管，從陰極流出。一、晶閘管的基本特性靜態特性為保證可靠、安全的觸發，觸發電路提供的觸發電壓、電流和功率應限制在可靠觸發區。晶閘管的動態特性一、晶閘管的基本特性動態特性晶閘管的動態特性指晶閘管的開通與關斷過程。一、晶閘管的基本特性動態特性開通過程：從門極電流階躍時刻開始，到陽極電流上升到穩態值的10%的時間；td陽極電流由10%上升到穩態值的90%所需的時間。tr一、晶閘管的基本特性動態特性開通過程：普通晶閘管延遲時間：0.5~1.5ms上升時間：0.5~3ms一、晶閘管的基本特性動態特性關斷過程：從正向電流降為0到反向恢復電流衰減至接近于0的時間；trr晶閘管要恢復其對正向電壓的阻斷能力需要的時間。tgr一、晶閘管的基本特性動態特性關斷過程：普通晶閘管關斷時間：約為幾百微秒一、晶閘管的基本特性動態特性在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容1.在正向阻斷恢復時間內如果重新對晶閘管施加正向電壓，晶閘管會重新正向導通；一、晶閘管的基本特性動態特性在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容2.實際應用中，應對晶閘管施加足夠長時間的反向電壓，使晶閘管充分恢復其對正向電壓的阻斷能力，電路才能可靠工作。晶閘管的主要參數電壓定額電流定額動態參數二、晶閘管的主要參數電壓參數在門極斷路而結溫為額定值時，允許重復加在器件上的正向峰值電壓。(1)正向斷態重復峰值電壓(2)反向重復峰值電壓在門極斷路而結溫為額定值時，允許重復加在器件上的反向峰值電壓。二、晶閘管的主要參數電壓參數晶閘管通以某一規定倍數的額定通態平均電流時的瞬態峰值電壓。(3)通態（峰值）電壓二、晶閘管的主要參數電壓參數正向斷態重復峰值電壓UDRM反向重復峰值電壓URRM額定電壓較小的值二、晶閘管的主要參數額定電壓為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓的2-3倍。額定電壓為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓的2-3倍。二、晶閘管的主要參數電流參數額定電流:晶閘管在環境溫度為40℃和規定的冷卻狀態下，穩定結溫不超過額定結溫時所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。(1)通態平均電流二、晶閘管的主要參數電流參數使晶閘管維持導通所必需的最小電流。(2)維持電流晶閘管剛從斷態轉入通態并移除觸發信號后，能維持導通所需的最小電流。(3)擎住電流二、晶閘管的主要參數電流參數由于電路異常情況引起的并使結溫超過額定結溫的不重復性最大正向過載電流。(4)浪涌電流

2.3晶閘管的識別與基本測試種類保護光伏電源變換器件串聯并聯晶閘管的識別與檢測任務目標1.能認識晶閘管的外形結構2.能辨識晶閘管的型號3.會鑒別晶閘管的好壞4.會檢測晶閘管的觸發能力5.能檢測晶閘管的導通及關斷條件一、實訓步驟（1）晶閘管的外形結構認識找出晶閘管，觀察晶閘管結構。查看并記錄元器件管身上的有關信息。型號電壓電流結構類型（2）鑒別晶閘管好壞一、實訓步驟（2）鑒別晶閘管好壞將萬用表置于R×1位置，用表筆測量G、K之間的正反向電阻，正反向電阻相差較大；G與K間的正、反向電阻（Rx1）一、實訓步驟（2）鑒別晶閘管好壞將萬用表調至R×10K擋，測量G、A與K、A之間的阻值。無論黑表筆與紅表筆怎樣調換位置，阻值均應為無窮大。此時說明晶閘管質量良好,否則晶閘管不能使用。A與K間的正、反向電阻（3）鑒別晶閘管的極性一、實訓步驟（3）鑒別晶閘管的極性在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容將用萬用表測量晶閘管三個電極兩兩之間的正反向電阻。電極間阻值較小反向電阻很大以阻值較小的為準一、實訓步驟（3）鑒別晶閘管的極性在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容將用萬用表測量晶閘管三個電極兩兩之間的正反向電阻。門極G黑表筆所接紅表筆所接另外的電極陰極K陽極A一、實訓步驟（3）鑒別晶閘管的極性測試時如果測得的正反向電阻都很大時，應調換管腳再進行測試，直到找到正反向電阻值一大一小的兩個電極為止。一、實訓步驟（4）檢測晶閘管的觸發能力電壓提高到6～7.5V萬用表置于0.25～1A擋串入一只R=4.5V/I擋Ω的電阻I擋為所選擇萬用表量程的電流值一、實訓步驟（4）檢測晶閘管的觸發能力在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容電路接好后，在S處于斷開位置時，萬用表指針不動；然后閉合S，使門極加上正向觸發電壓。一、實訓步驟（4）檢測晶閘管的觸發能力在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容萬用表指針應明顯向右偏，并停在某一電流位置，表明晶閘管已經導通。斷開開關S，萬用表指針應不動，說明晶閘管觸發性能良好。（5）檢測晶閘管的導通條件一、實訓步驟（5）檢測晶閘管的導通條件①首先將S1～S3斷開，閉合S4，加上30V正向陽極電壓。讓門極開路或接一4.5V電壓，觀看晶閘管是否導通，燈泡是否亮。一、實訓步驟（5）檢測晶閘管的導通條件②加30V反向陽極電壓，門極開路、接-4.5V或+4.5V電壓，觀察晶閘管是否導通，燈泡是否亮。一、實訓步驟（5）檢測晶閘管的導通條件在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容③陽極、門極都加正向電壓，觀看晶閘管是否導通，燈泡是否亮。一、實訓步驟（5）檢測晶閘管的導通條件在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容④燈亮后去掉門極電壓，看燈泡是否亮；再加-4.5V反向門極電壓，看燈泡是否繼續亮。（6）檢測晶閘管關斷條件一、實訓步驟（6）檢測晶閘管關斷條件①接通正30V電源，再接通4.5V正向門極電壓使晶閘管導通，燈泡亮，然后斷開門極電壓。②去掉30V陽極電壓，觀察燈泡是否亮。一、實訓步驟（6）檢測晶閘管關斷條件在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容③接通30V正向陽極電壓及正向門極電壓使燈亮，然后閉合S1，斷開門極電壓。然后接通S2，看燈泡是否熄滅。一、實訓步驟（6）檢測晶閘管關斷條件④在晶閘管導通前提下，斷開門極電壓，然后閉合S3，再立即打開S3，觀察燈泡是否熄滅。一、實訓步驟（6）檢測晶閘管關斷條件⑤斷開S4，再使晶閘管導通，斷開門極電壓。逐漸減小陽極電壓，當電流表指針由某值突然降到零時刻值就是被測晶閘管的維持電流。若再升高陽極電壓，燈泡也不再發亮，說明晶閘管已經關斷。掌握了晶閘管的外形結構學會辨識晶閘管的型號及好壞判斷會檢測晶閘管的導通及關斷條件

3.GTR普通晶閘

全控性器件的門極不僅可以實現導通，還可以實現關斷。

GTR一、大功率晶體管（GTR）大功率晶體管定義耐高電壓、大電流的雙極結型晶體管。一、大功率晶體管（GTR）驅動電流較大、耐浪涌電流能力差、易受二次擊穿而損壞的缺點，正逐步被MOSFET和IGBT所代替。耐壓高、電流大、開關特性好、飽和壓降低、開關時間短、開關損耗小，在電源、電機控制、通用逆變器等中等容量、中等頻率的電路中應用廣泛。特點缺點二、GTR的結構和工作原理（1）GTR基本結構及測試集電極最大允許耗散功率在1W以上，或最大集電極電流在1A以上的三極管稱為大功率晶體管。大功率晶體管其結構和工作原理都和小功率晶體管非常相似。二、GTR的結構和工作原理（1）GTR基本結構及測試由3層半導體、2個PN結組成，有PNP和NPN兩種結構，其電流由兩種載流子（電子和空穴）的運動形成，所以稱為雙極型晶體管。二、GTR的結構和工作原理（a）GTR的結構（b）電氣圖形符號（c）內部載流子的流動二、GTR的結構和工作原理常見大功率晶體三極管的外形二、GTR的結構和工作原理（a）F型大功率三極管（b）G型大功率三極管在電力電子技術中，GTR主要工作在開關狀態。二、電力電子技術的發展（2）工作原理在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容晶體管通常連接成共發射極電路，NPN型GTR通常工作在正偏時大電流導通；反偏時處于截止高電壓狀態。給GTR的基極施加幅度足夠大的脈沖驅動信號，它將工作于導通和截止的開關工作狀態。靜態特性動態特性GTR的基本特性三、GTR的特性與主要參數①靜態特性共發射極接法時，GTR的典型輸出特性可分為3個工作區：截止區放大區飽和區三、GTR的特性與主要參數飽和時集電極、發射極間的管壓降UCES很小，相當于開關接通，這時電流很大但損耗不大。GTR剛進入飽和時為臨界飽和，如果IB繼續增加，則為過飽和。GTR用作開關時，應工作在深度飽和狀態，這有利于降低UCES和減小導通時的損耗。三、GTR的特性與主要參數②動態特性動態特性描述GTR開關過程的瞬態性能，又稱開關特性。

GTR在實際應用中，通常工作在頻繁開關狀態。開通過程導通狀態關斷過程阻斷狀態三、GTR的特性與主要參數（1）GTR的基本特性在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容GTR的開通過程是從t0時刻起注入基極驅動電流，這時并不能立刻產生集電極電流，過一小段時間后，集電極電流開始上升，逐漸增至飽和電流值ICS。②動態特性三、GTR的特性與主要參數（1）GTR的基本特性要關斷GTR，通常給基極加一個負的電流脈沖。②動態特性但集電極電流并不能立即減小，而要經過一段時間才能開始減小，再逐漸降為零。三、GTR的特性與主要參數儲存時間ts和下降時間tf之和是GTR從導通到關斷所需要的時間，稱為關斷時間，以toff表示。延遲時間td和上升時間tr之和是GTR從關斷到導通所需要的時間，稱為開通時間，以ton表示。開通時間關斷時間

GTR在關斷時漏電流很小，導通時飽和壓降很小。三、GTR的特性與主要參數（1）GTR的基本特性GTR在導通和關斷狀態下損耗都很小。②動態特性在關斷和導通的轉換過程中，電流和電壓都較大，所以開關過程中損耗也較大。當開關頻率較高時，開關損耗是總損耗的主要部分。三、GTR的特性與主要參數②動態特性縮短開通和關斷時間降低損耗提高效率運行可靠性很有意義(2）GTR的參數最高工作電壓最大工作電流最大耗散功率最高工作結溫國產晶體三極管的型號及命名由4部分組成四、GTR命名及型號含義①第一部分，用3表示三極管的電極數目。②第二部分，用A、B、C、D字母表示三極管的材料和極性。A：PNP型鍺管B：NPN型鍺管C：PNP型硅管D：NPN型硅管四、GTR命名及型號含義③第三部分，用字母表示三極管的類型。X：低頻小功率管G：高頻小功率管D：低頻大功率管A：高頻大功率管④第四部分，用數字和字母表示三極管的序號和擋級，用于區別同類三極管器件的某項參數的不同。四、GTR命名及型號含義舉例NPN低頻大功率硅三極管；3DD102BPNP低頻大功率鍺三極管；3AD30CPNP高頻大功率鍺三極管；3AA1醫療器械通訊設備新能源變換技術

4.PowerMOSFET大功率晶體管GTRPowerMOSFET一、功率場效應晶體管(PowerMOSFET)PowerMOSFET電力場效應晶體管，是一種單極型的電壓控制器件，不但有自關斷能力，而且有驅動功率小、開關速度快、安全工作區寬等特點。一、功率場效應晶體管(PowerMOSFET)DC/DC變換易于驅動和開關頻率達500kHz，適于高頻化電力電子裝置。開關電源便攜式電子設備航空航天汽車電流、熱容量小耐壓低適用于小功率電力電子裝置功率MOSFET的結構及工作原理二、功率MOSFET的結構及工作原理（1）功率MOSFET結構功率場效應晶體管是壓控型器件，其門極控制信號是電壓。3個極柵極G源極S漏極D功率場效應晶體管N溝道P溝道載流子是電子載流子是空穴，都是多數載流子。增強型耗盡型二、功率MOSFET的結構及工作原理當UGS=0時沒有導電溝道，ID=0，只有當UGS＞0（N溝道）或UGS＜0（P溝道）時才開始有ID。當柵源兩極間電壓UGS=0時存在導電溝道，漏極電流ID≠0；耗盡型增強型二、功率MOSFET的結構及工作原理（1）功率MOSFET結構功率MOSFET絕大多數是N溝道增強型，因為電子作用比空穴大得多。二、功率MOSFET的結構及工作原理（a）功率MOSFET的結構（b）電氣圖形符號二、功率MOSFET的結構及工作原理（1）功率MOSFET結構在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容功率場效應晶體管與小功率場效應晶體管原理基本相同。為了提高電流容量和耐壓能力，在芯片結構上不同。二、功率MOSFET的結構及工作原理（1）功率MOSFET結構功率場效應晶體管采用小單元集成結構來提高電流容量和耐壓能力。采用垂直導電排列來提高耐壓能力。二、功率MOSFET的結構及工作原理功率場效應晶體管的外形當D、S加正電壓（漏極為正，源極為負）UGS=0時P體區和N漏區的PN結反偏D、S之間無電流通過二、功率MOSFET的結構及工作原理（2）工作原理在G、S之間加一正電壓UGS，由于柵極是絕緣的，所以不會有電流流過。但柵極的正電壓會將其下面P區中的空穴推開，而將P區中的少數載流子電子吸引到柵極下面的P區表面。二、功率MOSFET的結構及工作原理當UGS大于某一電壓UT時柵極下P區表面的電子濃度超過空穴濃度，使P型半導體反型成N型半導體而成為反型層。該反型層形成N溝道而使PN結J1消失，漏極和源極導電。電壓UT稱開啟電壓或閥值電壓UGS超過UT越多，導電能力越強，漏極電流越大。功率MOSFET的特性與參數功率MOSFET的特性轉移特性輸出特性三、功率MOSFET的特性與參數（1）功率MOSFET的特性ID和UGS的關系曲線反映了輸入電壓和輸出電流的關系，稱為MOSFET的轉移特性。①轉移特性三、功率MOSFET的特性與參數（a）轉移特性ID較大時，ID與UGS的關系近似線性，曲線的斜率被定義為功率MOSFET的跨導MOSFET是電壓控制型器件，其輸入阻抗極高，輸入電流非常小。三、功率MOSFET的特性與參數（1）功率MOSFET的特性在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容MOSFET的漏極伏安特性，即輸出特性。②輸出特性截止區飽和區非飽和區三、功率MOSFET的特性與參數（2）功率MOSFET的主要參數是MOSFET的額定電壓，選用時必須留有較大安全余量。①漏極電壓UDS②漏極最大允許電流IDM是MOSFET的額定電流，其大小主要受管子的溫升限制。三、功率MOSFET的特性與參數（2）功率MOSFET的主要參數在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容柵極與源極之間的絕緣層很薄，承受電壓很低，一般不超過20V，否則絕緣層可能被擊穿而損壞，使用中應加以注意。③柵源電壓UGS為了安全可靠，在選用MOSFET時，對電壓、電流的額定等級都應留有較大余量。功率場效應晶體管PowerMOSFET結構工作原理特性主要參數三、功率MOSFET的特性與參數計算機領域筆記本服務器顯示器外設網絡通信領域手機電話終端和局端設備三、功率MOSFET的特性與參數消費電子領域傳統黑白家電數碼產品三、功率MOSFET的特性與參數工業控制類工業PC儀器儀表控制設備

5.IGBT功率場效應晶體管PowerMOSFET絕緣門極晶體管IGBT一、絕緣門極晶體管（IGBT）絕緣柵極雙極型晶體管是一種新發展起來的復合型電力電子器件。一、絕緣門極晶體管（IGBT）優點具有輸入阻抗高、速度快、熱穩定性好和驅動電路簡單的優點。結合了MOSFET和GTR的特點具有輸入通態電壓低，耐壓高和承受電流大的優點。一、絕緣門極晶體管（IGBT）適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統交流電機變頻器開關電源照明電路牽引傳動

IGBT的結構和基本工作原理漏極D柵極G源極SIGBT是三端器件漏極稱為集電極C源極稱為發射極E二、IGBT的結構和基本工作原理（1）IGBT的基本結構（a）內部結構二、IGBT的結構和基本工作原理（1）IGBT的基本結構IGBT比功率MOSFET多一層P+注入區，因而形成了一個大面積的P+N+結J1。使得IGBT導通時由P+注入區向N基區發射少數載流子。從而對漂移區電導率進行調制，使得IGBT具有很強的通流能力。二、IGBT的結構和基本工作原理（1）IGBT的基本結構（b）簡化等效電路IGBT是以GTR為主導器件MOSFET為驅動器件的復合管RN為晶體管基區內的調制電阻二、IGBT的結構和基本工作原理（1）IGBT的基本結構（a）內部結構（b）簡化等效電路（c）電氣圖形符號二、IGBT的結構和基本工作原理（2）工作原理

IGBT的驅動原理與功率MOSFET基本相同，是一種壓控型器件。其導通和關斷是由柵極和發射極間的電壓UGE決定的。二、IGBT的結構和基本工作原理當柵極與發射極之間加反向電壓或不加電壓時，MOSFET內的溝道消失，晶體管無基極電流，IGBT關斷。當UGE為正且大于開啟電壓UGE(th)MOSFET內形成溝道，并為晶體管提供基極電流使其導通。關斷導通二、IGBT的結構和基本工作原理（2）工作原理在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容PNP晶體管與N溝道MOSFET組合而成的IGBT稱為N溝道IGBT，記為N-IGBT。P溝道IGBTN-IGBT和P-IGBTP-IGBTIGBT實際應用中以N溝道IGBT為多IGBT的基本特性與主要參數靜態特性輸出特性IGBT的基本特性三、IGBT的基本特性與主要參數（1）IGBT的基本特性

IGBT的轉移特性和輸出特性分別描述器件的控制能力和工作狀態。靜態特性轉移特性輸出特性IGBT控制能力工作狀態三、IGBT的基本特性與主要參數（1）IGBT的基本特性集電極電流IC與柵射電壓UGE之間的關系，與功率MOSFET的轉移特性相似。（a）轉移特性三、IGBT的基本特性與主要參數（1）IGBT的基本特性

IGBT的輸出特性，也稱伏安特性，描述以柵射電壓為參考變量時，集電極電流IC與集射極間電壓UCE之間的關系。輸出特性（b）輸出特性此特性與GTR的輸出特性相似，不同的是參考變量。IGBTGTR柵射電壓UGE基極電流IB（b）輸出特性正向阻斷區有源區飽和區當uCE<0，IGBT為反向阻斷工作狀態。三、IGBT的基本特性與主要參數（1）IGBT的基本特性在電力電子電路中，IGBT工作在開關狀態，因而是在正向阻斷區和飽和區之間來回轉換。（b）輸出特性IGBT的主要參數有三個①集電極—發射極額定電壓UCES三、IGBT的基本特性與主要參數（2）主要參數電壓值是廠家根據器件的雪崩擊穿電壓而規定的，是柵極-發射極短路時IGBT能承受的耐壓值，即UCES值小于等于雪崩擊穿電壓。①集電極—發射極額定電壓UCES②柵極—發射極額定電壓UGES三、IGBT的基本特性與主要參數（2）主要參數IGBT是電壓控制器件，通過加到柵極的電壓信號控制IGBT的導通和關斷。UGES是柵極控制信號的電壓額定值。IGBT的UGES值大部分為+20V，使用中不能超過該值。①集電極—發射極額定電壓UCES②柵極—發射極額定電壓UGES③額定集電極電流IC三、IGBT的基本特性與主要參數（2）主要參數該參數給出了IGBT在導通時能流過管子的持續最大電流。結構及工作原理特性及主要參數絕緣門極晶體管IGBT絕緣門極晶體管IGBT電力機械礦冶交通石油能源化工輕紡傳統產業絕緣門極晶體管IGBT通信激光機器人環保原子能航天高技術產業

6.GTO絕緣柵雙極性晶體管IGBT門極可關斷晶閘管GTO一、可關斷晶閘管（GTO）門極可關斷晶閘管可關斷晶閘管(GTO)也稱門極可關斷晶閘管，是一種具有自關斷能力的晶閘管。一、可關斷晶閘管（GTO）特點既可用門極正向觸發信號使其觸發導通，又可向門極加負向觸發電壓使其關斷。單相半波可控整流電路結構優點在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容由于不需用外部電路強迫陽極電流為0而使之關斷，僅由門極觸發信號去關斷。一、GTO的結構及工作原理優點簡化了電力變換主電路提高了工作的可靠性減少了關斷損耗提高電力電子變換的最高工作頻率GTO是比較理想的大功率開關器件GTO的結構及工作原理二、GTO的結構及工作原理（1）GTO的結構在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容在此處添加您的文本內容GTO的基本結構與普通晶閘管相同，屬于PNPN4層3端器件。陽極A陰極K門極G（b）GTO的圖形符號二、GTO的結構及工作原理（a）GTO的外形可關斷晶閘管二、GTO的結