电力电子器件的特性实验

电力电子实验 王兆安

实验三 常用电力电子器件的特性和驱动实验

一、实验目的

(1) 掌握常用电力电子器件的工作特性。

(2) 掌握常用器件对触发MOSFET、信号的要求。 (3) 理解各种自关断器件对驱动电路的要求。 (4) 掌握各种自关断器件驱动电路的结构及特点。

(5) 掌握由自关断器件构成的PWM 直流斩波电路原理与方法。 二、预习内容

(1) 了解SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT的结构和工作原理。 (2) 了解SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT有哪些主要参数。 (3) 了解SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT的静态和动态特性。 （4）阅读实验指导书关于GTO、GTR、MOSFET、IGBT的驱动原理。 三、实验所需设备及挂件

电力电子实验 王兆安

四、实验电路原理图

1、SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT五种特性实验原理电路如下图X-1所示：

三相电

网电压

图 X-1特性实验原理电路图

X-2虚框中五种器件的1、2、3标号连接示意图

电力电子实验 王兆安

2、GTO、MOSFET、GTR、IGBT四种驱动实验原理电路框图如下图X-3所示：

图X-3 GTO、MOSFET、GTR、IGBT四种驱动实验原理电

浅谈电力电子器件的发展和应用

电力电子技术包括功率半导体器件与技术、功率变换技术及控制技术等几个方面, 其中, 电力电子器件是电力电子技术的重要基础, 也是电力电子技术发展的“ 机车” 。现代电力电子技术无论对改造传统工业电力、机械、矿冶、交通、化工、轻纺等, 还是对高新技术产业航天、激光、通信、机器人等都至关重要。它已迅速发展成一门独立的学科, 其应用领域几乎涉及到国民经济的各个工业部门, 毫无疑问, 它将成世纪的关键技术之一。 “ 一代器件决定一代电力电子技术。”每一代新型电力电子器件的出现, 总是带来一场电力电子技术的革命。电力电子器件是指可直接用于处理电能的主电路中, 实现 电能的变换或控制的电子器件。

1.电力电子器件

自20 世纪50 年代末第一只晶闸管问世以来, 电力电子技术开始登上现代电气传动技术舞台, 以此为基础开发的可控硅整流装置, 是电气传动领域的一次革命, 使电能的变换和控制从旋转变流机组和静止离子变流器进入由电力电子器件构成的变流器时代, 这标志着电力电子的诞生。

进入70 年代晶闸管开始形成由低电压小电流到高电压大电流的系列产品, 普通晶闸管不能自关断的半控型器件, 被称为第一代电力电子器件。随着电

超导器件

摘要：对超导器件在国内外军事领域上的研究和应用进展进行了综述，分析了目前我国超导器件研制以及在武器装备上应用所面临的主要问题，提出了解决的办法。

关键词：超导；军事应用

科学发展史表明，一种新型材料的发现，将产生一系列的应用技术并推动相关的学科向前发展，而且其应用一般首先是从其军事应用开始的。1987 年发现的高温超导材料，把超导体的转变温度由液氦提高了液氮温度以上，大大降低了超导器件的运行成本，使得其在工程技术领域上的广泛应用成为了可能；到目前为止，全世界至少有 200多个科研单位和企业正在从事超导技术的研究，尤其是在军事应用领域，其角逐如火如荼。

由于超导材料在射频和微波波段内的表面电阻率比铜的要低 2 — 3 个数量级，射频损耗几乎可以忽略不计，因此采用超导材料研制的微波或者毫米波器件具有传统器件所无法比拟的性能优势，比如：高温超导滤波器具有极低的插人损耗和极优的频率选择性而且兼有平面器件小型化的优点，若把超导滤波器用于武器装备的接收机前端上，能大幅度提高接收系统的灵敏度、信噪比和抗干扰能力；还可增加雷达系统的探测距离，加长预警时间，增加通信系统的通信距离和抗干扰能力，提高导弹系统的制导精确度。超导滤波器是目前在军事上应

实验指导书

实验名称：实验三 晶体管开关时间的测量 学时安排：4学时 实验类别：验证性 实验要求：必做

￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣ 一、实验目的和任务

1、测量双极型晶体管的开关时间；

2、熟悉开关时间的测试原理、掌握开关时间的测试方法； 3、研究测试条件变化对晶体管开关时间的影响。

二、实验原理介绍

图7.1 晶体管开关电路示意图 图7.2 开关晶体管输入、输出波形

图7.1是典型的NPN晶体管开关电路，图中RL和RB分别为负载电阻和基极偏置电阻-VBB

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和+VCC分别为基极和集电极的偏置电压。

如果给晶体管基极输入一脉冲信号Vb，基极和集电极电流ib和ic的波形如图7.2所示。 当基极无信号输入时，由于负偏压VBB的作用，使晶体管处于截至状态，集电极只有很小的反向漏电流即ICEO通过，输出电压接近于电源电压+VCC。此时晶体管相当于一个断开的开关。

当给晶体管输入正脉冲Vb时，晶体管导通。若晶体管处于饱和状态，则输出电压为饱和电压VCES，集电极电流为饱和电流ICS。此时，晶体管相

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武汉交通业学职院电力电子术 技oPwer lEctreniosc海燕帅

02122..1

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学情境二习 电力子电件及器驱其动保护.2 电1电子器件力述概

22.电 力极二管23 晶.闸管SCR()2.4 极关门断闸管(GT晶)O25. 力晶电管体(GT)R

26.电力 场效晶体应管M(SFOE)T27 绝.栅缘双极晶体管I(BT)G2.8 GTO、TG、MRSOET、FGITB驱动与保护2

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21. 力电电器子概件述21..1 念 2概.1.2同 理处息信电子的件器比一相般征特 .2.1 电力电子器件的分类33

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2..11概 念力电子器电件(PowreEl etcornci Dveiec)—可直—接用于主电路中，现电实能 的换变控制和的电子件器

。主电路M(an Pioer Cwiructi)——电设备或气电系力中统直接承， 电能担变换的控制任或的务路电。4

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21.2 同.处信理的息电子件器比的相般特一征

能理电处功的能率，力般远大于一理信处息 的子电器。件电 力子电器件一都工般在开关状态作 电力。电子件器往往要需由息信电电子(路动

一、填空题

1.PN结中P区和N区的掺杂浓度分别为NA和ND,本征载流子浓度为ni，

kTNANDln则PN结内建电势Vbi的表达式Vbi?。 2qni2.对于单边突变结P?N结，耗尽区主要分布在N区，该区浓度越低，则耗尽区宽度值越大，内建电场的最大值越小；随着正向偏压的增加，耗尽区宽度值降低，耗尽区内的电场降低，扩散电流提高；为了提高

P?N结二极管的雪崩击穿电压，应降低N区的浓度，这将提高反向饱

和电流IS。

解析：?|E|xn?smaxqNDxp?xd??s|Emax|qNA?s|Emax|?s|Emax|qNDxn?qNA??s?111?)|Emax|?s|Emax|qNDNAqN0(?s11Vbi???Edx?(xn?xp)|Emax|?|Emax|2?xp22qN0|Emax|?(2qN0Vbi)?[122kTNANDln(?sNAND)12ni]2?s(NA?ND)

对于单边突变结，可通过适当降低轻掺杂一侧的掺杂浓度，使势垒区拉宽来提高雪崩击穿电压。反向饱和电流IS?(qDpLpDpqDnDn2pn?np)?qni(?)LnLpNDLnNA3.在设计和制造晶体管时，为提高晶体管的电流放大系数，应当增加发射区和基区的掺杂浓度的比值解析：

第一章 常用电子元器件知识

第一节、电阻器

1.1 电阻器的含义:在电路中对电流有阻碍作用并且造成能量消耗的部分叫电阻. 1.2 电阻器的英文缩写：R（Resistor） 及排阻RN

1.3 电阻器在电路符号： R 或 WWW 1.4 电阻器的常见单位:千欧姆（KΩ）, 兆欧姆（MΩ） 1.5 电阻器的单位换算: 1兆欧=103千欧=106欧

1.6 电阻器的特性：电阻为线性原件，即电阻两端电压与流过电阻的电流成正比，通过这段导体的电流强度与这段导体的电阻成反比。即欧姆定律：I=U/R。

表 1.7 电阻的作用为分流、限流、分压、偏置、滤波（与电容器组合使用）和阻抗匹配等。

1.8 电阻器在电路中用“R”加数字表示，如：R15表示编号为15的电阻器。 1.9 电阻器的在电路中的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。

a、直标法是将电阻器的标称值用数字和文字符号直接标在电阻体上,其允许偏差则用百分数表示,未标偏差值的即为±20%.

b、数码标示法主要用于贴片等小体积的电路，在三为数码中,从左至右第一,二位数表示有效数字,第三位表示10的倍幂或者用R表

南京邮电大学

课内实验报告

课 程 名： 微 电 子 器 件 设 计 任课教师： 专 业： 微 电 子 学 学 号： 姓 名：

2014/2015学年 第2学期 南京邮电大学 电子科学与工程学院

《微电子器件设计》课程实验第 2 次实验报告

实验内容及基本要求：

实验项目名称：NPN双极晶体管的工艺模拟 实验类型：验证 每组人数：1 实验内容及要求：

内容：采用Tsuprem4仿真软件对NPN晶体管进行工艺仿真。 要求：能够用Tsuprem4编制工艺仿真程序、会看工艺参数并能调整工艺流程，进而比较不同工艺流程对流片结果的影响。会将工艺仿真结果输出到文件中去。

实验考核办法：

实验结束要求写出实验报告。内容如下： 1、问题的分析与解答；

2、结果分析，比较不同工艺参数对结构的影响；

3、器件设计的进一步思考，如基区的宽度、掺杂浓度对电流增益影响的理论解释。频率特性的提取等等。

实验结果：（附后）

实验代码如下：

$ TSUPREM-4 -- Example , Part A

$ Bipolar active device reg

第一章 常用电子元器件知识

第一节、电阻器

1.1 电阻器的含义:在电路中对电流有阻碍作用并且造成能量消耗的部分叫电阻. 1.2 电阻器的英文缩写：R（Resistor） 及排阻RN

1.3 电阻器在电路符号： R 或 WWW 1.4 电阻器的常见单位:千欧姆（KΩ）, 兆欧姆（MΩ） 1.5 电阻器的单位换算: 1兆欧=103千欧=106欧

1.6 电阻器的特性：电阻为线性原件，即电阻两端电压与流过电阻的电流成正比，通过这段导体的电流强度与这段导体的电阻成反比。即欧姆定律：I=U/R。

表 1.7 电阻的作用为分流、限流、分压、偏置、滤波（与电容器组合使用）和阻抗匹配等。

1.8 电阻器在电路中用“R”加数字表示，如：R15表示编号为15的电阻器。 1.9 电阻器的在电路中的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。

a、直标法是将电阻器的标称值用数字和文字符号直接标在电阻体上,其允许偏差则用百分数表示,未标偏差值的即为±20%.

b、数码标示法主要用于贴片等小体积的电路，在三为数码中,从左至右第一,二位数表示有效数字,第三位表示10的倍幂或者用R表

如何快速进行电子器件失效分析

通过学习本课程，使学员学习到器件常见失效模式、失效机理、失效分析流程等，通过大量的失效分析案例讲解，加深学员对失效分析的理解，掌握失效分析技能。

深刻体会到电子产品可靠性的根本含义：集中讲授各类器件的失效模式和失效机理，帮助学员快速分析器件的失效问题，并进一步掌握器件的可靠应用要点，帮助学员快速提高器件的应用水平，帮助企业提高产品的可靠性水平。 目录

引言:电子可靠性工程概述 一、失效分析基础 二、典型失效模式 三、典型失效机理 四、器件失效分析流程

五、破坏性物理分析（DPA）介绍 六、静电损伤

七、CMOS集成电路的闩锁效应

八、如何和器件供应商交流失效分析 九、典型失效分析案例介绍

十、各类器件的失效模式、机理和可靠应用要点

开展电子可靠性工程工作的意义

中国现在是制造大国，还不是制造强国，为什么？

国内电子厂家经常面临问题：由于产品问题多导致客户满意度下降；价格只是国外竞争对手的几分之一，利润低。但是还是竞争不过，竞争力差，为什么？ 作为消费者，我们都喜欢买美欧日进口产品，为什么？

重要的原因是：我们的产品质量和可靠性差，国内电子产品和国外领先的差距不是功能性的差距，而是质量和可靠性上的差距。