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晶闸管的结构和工作原理

晶闸管的结构和工作原理

点击数:7676 次   录入时间:12-10 09:30:50   整理:http://www.55dianzi.com   元器件基础知识

    逆导晶闸管(RCT) 逆导晶闸管是将晶闸管反并联1个二极管集成在1个管芯上的集成器件。

     (a)符号

    (3)双向晶闸管(TRIAC)

    (4)光控晶闸管(LTT) 光控晶闸管又称为光触发晶闸管,是采用一定波长的光信号触发其导通的器件。

    

    门极可关断晶闸管(GTO) 门极可关断晶闸管是一种具有自关断能力和晶闸管特性的晶闸管

    

    (三)              电力场效应晶体管

    结构

    电力场效应晶体管种类和结构有许多种,按导电沟道分为P沟道和N沟道,同时又有耗尽型很增强型之分。 电力场效应晶体管有3个端子:漏极D、源极S和栅极G。

    

    静态特性

    输出特性 是指漏极的伏安特性。

    转移特性 表示漏极电流ID与栅源之间电压Ugs的转移特性关系曲线,转移特性可表示出器件的放大能力。 跨导定义为:gm=△ID∕△Ugs

    主要参数

    漏极击穿电压Bud

    Bud是不使器件击穿的极限参数,它大于漏极电压额定值。Bud随结温的升高而升高,这点正好与GTR和GTO相反。

    漏极额定电压Ud 是器件的标称额定值。

    漏极电流Id和Idm  Id是漏极直流电流的额定参数;Idm 是漏极脉冲电流幅值

    栅极开启电压Ut 又称阀值电压,是开通Power MOSFET的栅-源电压,它为转移特性的特性曲线与横轴的交点。施加的栅源电压不能太大,否则将击穿器件。

    跨导gm 是表征PowerMOSFET栅极控制能力的参数。

    通过降低驱动电路的内阻Rs来加快开关速度

    电力场效应晶体管是压控器件,在静态时几乎不输入电流。但在开关过程中,需要对输入电容进行充放电,故仍需要一定的驱动功率。

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电力场效应管的驱动和保护

    为提高其开关速度,要求驱动电路必须有足够高的输出电压、较高的电压上升率、较小的输出电阻。还需要一定的栅极驱动电流。

    开通时,栅极电流可由下式计算:

          (1)

    关断时,栅极电流由下式计算:

                            (2)

    式(1)是选取开通驱动元件主要依据,式(2)是选取关断驱动元件的主要依据。

    

                                   电力场效应管的一种驱动电路

    IR2130可以驱动电压不高于600V电路中的MOSFET,内含过电流、过电压和欠电压等保护,输出可以直接驱动6个MOSFET或IGBT。

    TLP250内含一个光发射二极管和一个集成光探测器,具有输入、输出隔离,开关时间短,输入电流小、输出电流大等特点。适用于驱动MOSFET或IGBT。

    (四)     绝缘栅双极型晶体管

    IGBT的结构和基本原理

    IGBT也是一种三端器件,它们分别是栅极G、集电极C和发射极E。

    

    擎住效应

    擎住效应  由于IGBT复合器件内有一个寄生晶闸管存在,当IGBT集电极电流IC大到一定程度,可使寄生晶闸管导通,从而其栅极对器件失去控制作用,这就是所谓的擎住效应。

    IGBT的驱动电路

    驱动的基本要求

    要有较陡的脉冲上升沿和下降沿

    要有足够大的驱动功率

    要有合适的正向驱动电压UGE

    要有合适的反偏压  反偏压一般取为-2~-10V

    驱动电路与控制电路之间最好进行电气隔离

    驱动电路

    适用于高频小功率场合的驱动电路

    

                            IGBT驱动电路实例一

    适合于中大功率场合的驱动电路

    

                                IGBT驱动电路实例二

    IGBT专用集成模块驱动电路

    比较典型的有日本三菱公司的M57918L

    电力电子器件的缓冲电路和串并联

    缓冲电路

    

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缓冲电路的主要作用可归纳如下:

    抑制过渡过程中器件的电压和电流,将开关动作轨迹限定在安全区之内。

    防止因过大的di∕dt和du∕dt造成器件的误触发,甚至导致器件的损坏。

    抑制开关过渡过程中电压和电流的重叠现象,以减少器件的开关损耗。

    在多个器件串联的高压电路中起一定的均压作用。

    电力电子器件的串并联

    器件的串联与均压

    解决静态不均压问题,首先应选择特性和参数比较一致的器件,此外可采用每个器件并联电阻来均压。

    如下图

    

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