文档介绍：《电力电子技术》课件
第一页，共88页。
目录
引言
电力电子器件
电力电子电路
脉宽调制（PWM）技术和软开关技术
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第二页，共88页。
引 言
什么是电力电子技术？
电力电子技术的发展史
电力电子技单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件。 （ IGBT和MCT ）
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电力电子器件的分类
——电力二极管
——晶闸管
3. 典型全控型器件
（1）门极可关断晶闸管
（2）电力晶体管
（3）电力场效应晶体管
（4）绝缘栅双极晶体管
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绝缘栅双极晶体管
1. IGBT的结构和工作原理
三端器件：栅极G、集电极C和发射极E
图 IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号
a) 内部结构断面示意图 b) 简化等效电路 c) 电气图形符号
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IGBT的结构（显示图）
图a—N沟道VDMOSFET与GTR组合——N沟道IGBT（N-IGBT）。
  IGBT比VDMOSFET多一层P+注入区，形成了一个大面积的P+N结J1。
——使IGBT导通时由P+注入区向N基区发射少子，从而对漂移区电导率进行调制，使得IGBT具有很强的通流能力。
简化等效电路表明，IGBT是GTR与MOSFET组成的达林顿结构，一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。
  RN为晶体管基区内的调制电阻。
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MOSFET工作的基本原理
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IGBT的原理
  驱动原理与电力MOSFET基本相同，场控器件，通断由栅射极电压uGE决定。
 导通：，uGE大于开启电压UGE(th)时，MOSFET内形成沟道，为晶体管提供基极电流，IGBT导通。
 导通压降：电导调制效应使电阻RN减小，使通态压降小。
 关断：栅射极间施加反压或不加信号时，MOSFET内的沟道消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。
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2. IGBT的基本特性
1) IGBT的静态特性
图 IGBT的转移特性和输出特性
a) 转移特性 b) 输出特性
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转移特性——IC与UGE间的关系，与MOSFET转移特性类似。
开启电压UGE(th)——IGBT能实现电导调制而导通的最低栅射电压。
UGE(th)随温度升高而略有下降，在+25C时，UGE(th)的值一般为2~6V。
输出特性（伏安特性）——以UGE为参考变量时，IC与UCE间的关系。
分为三个区域：正向阻断区、有源区和饱和区。分别与GTR的截止区、放大区和饱和区相对应。
uCE<0时，IGBT为反向阻断工作状态。
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2)   IGBT的动态特性
图 IGBT的开关过程
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IGBT的开通过程      
—— 与MOSFET的相似，因为开通过程中IGBT在大部分时间作为MOSFET运行。
开通延迟时间td(on) ——从uGE上升至其幅值10%的时刻，到iC上升至10% ICM²  。    
电流上升时间tr ——iC从10%ICM上升至90%ICM所需时间。
 开通时间ton——开通延迟时间与电流上升时间之和。
uCE的下降过程分为tfv1和tfv2两段。tfv1——IGBT中MOSFET单独工作的电压下降过程；tfv2——MOSFET和PNP晶体管同时工作的电压下降过程。 （开关过程图）
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IGBT的关断过程（开关过程图）
关断延迟时间td(off) ——从uGE后沿下降到其幅
值90%的时刻起，到iC下降至90%ICM。
 电流下降时间——iC从90%ICM下降至10%ICM。
关断时间toff——关断延迟时间与电流下降之和。
电流下降时间又可分为tfi1和tfi2两段。tfi1——IGBT内部的MOSFET的关断过程，iC下降较快；tfi2——IGBT内部的PNP晶体管的关断过程，iC下降较慢。
IGBT中双极型PNP晶体管的存在，虽然带来了电导调制效应的好处，但也引入了少子储存现象，因而IGBT的开关速度低于电力MOSFET。
IGBT的击穿电压、通态压降和关断时间也是需要折衷的参数。
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3. IGBT的主要参数
1) 最大集射极间电压UCES 由内部PNP晶体管的击穿电压确定。
2)