第一篇：重慶地區(qū)：電力電子技術(shù)精品課程網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)班級討論總結(jié)

重慶地區(qū)：電力電子技術(shù)精品課程網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)班級討論總結(jié)

1.您在“電力電子技術(shù)”教學(xué)工作中遇到的主要困難是什么？您是如何解決的？

“電力電子技術(shù)”教學(xué)中有許多困難，一是教材的形象比喻較少，如：負(fù)載諧振換流，為什么負(fù)載電壓可以是接近正弦波？為什么器件可以關(guān)斷？

需要講解電感電容并聯(lián)諧振的基本原理，分析電流的變化波形，從電流減小到晶閘管維持電流時，管子就自然關(guān)斷。這個動態(tài)過程比較復(fù)雜，對普通學(xué)生理解有很大困難，我們是采用計(jì)算機(jī)仿真方法，用仿真的實(shí)際波形來建立認(rèn)知和思維方式，達(dá)到學(xué)生理解的目的。

又如：三相整流電路電壓輸出波形和三相交－交變頻電路電流波形特點(diǎn)復(fù)雜圖中曲線較多，學(xué)生要看清六相線電壓波形開始比較混亂，只通過PPT和動畫播放很難讓學(xué)生深入掌握相控?fù)Q向的基本規(guī)律。我們討論的結(jié)果是，采用教師粉筆和多媒體結(jié)合的方式，通過手畫波形進(jìn)行逐步分析講解，總結(jié)上半橋換流的原則（誰高誰導(dǎo)通）和下半橋換流原則（誰低誰導(dǎo)通）。

2.目前您使用的《電力電子技術(shù)》教材章節(jié)是否合理？教學(xué)過程中有何問題、體會、意見及建立。

目前，我們幾所學(xué)校都采用王兆安《電力電子技術(shù)》第四版，該教材的章節(jié)結(jié)構(gòu)比較合理，但教學(xué)過程中對一些原理的講解感到需要教師增加很多比喻和形象的解釋，因此，希望教材對一些高難度的原理解釋中增強(qiáng)形象比喻，否則老師的理解不夠深入、學(xué)生自學(xué)起來比較困難，尤其是對部分較差的同學(xué)存在較大的難度，建議教材編寫增加形象比喻的解釋和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的體會和總結(jié)良好學(xué)習(xí)技巧說明。比如多重化、多電平、軟開關(guān)諧振換流和負(fù)載諧振換流等，目前較好的學(xué)習(xí)心得比較少，希望裴教授能將多年的教學(xué)心得融入教材中。以下是幾點(diǎn)體會與建議：

① 合理運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段

提高教學(xué)效率

電力電子技術(shù)課堂教學(xué)的最大特點(diǎn)就是電路圖和波形圖較多，實(shí)踐性強(qiáng)。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，內(nèi)容不斷增加，如何增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生較好地掌握課程內(nèi)容，多媒體動畫和計(jì)算機(jī)仿真在教學(xué)中有不可比擬的優(yōu)勢。比如，教學(xué)中的各典型電路部分涉及眾多的電壓、電流波形分析，可以制作適合本課程特點(diǎn)的多媒體課件，提高課程的教學(xué)效果。為解決有關(guān)波形演示問題，用Flash制作了波形演示動畫，演示時，控制角可任意選擇，各波形可連續(xù)畫出，也可點(diǎn)動畫出，非常方便課堂教學(xué)，取得了很好的課堂教學(xué)效果。

② 開展EDA實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)軟件仿真

提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的迅速普及，在教學(xué)實(shí)踐的過程中，結(jié)合理論教學(xué)的進(jìn)程，利用計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動化軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行基礎(chǔ)驗(yàn)證模擬仿真實(shí)驗(yàn)，作為教學(xué)的補(bǔ)充，使學(xué)生增強(qiáng)對電路的感性認(rèn)識，掌握各種儀器的基本使用、電路參數(shù)的測試方法。實(shí)驗(yàn)由教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容通過多媒體教學(xué)平臺演示完成，再由學(xué)生練習(xí)。通過人機(jī)對話的方式，能使每個人都能親自動手搭接電路，進(jìn)行元件接線，參數(shù)設(shè)定。軟件Matlab/Simulink有完善的電力電子工具包SimPowersystem，其中有各種器件、電源、負(fù)載、測量和波形顯示元件等，可以搭建各種電力電子電路。比如，學(xué)生根據(jù)整流與有源逆變實(shí)驗(yàn)原理圖，自由地設(shè)計(jì)各種不同的實(shí)驗(yàn)。通過選擇實(shí)現(xiàn)單相整流、三相橋式整流、三相橋式有源逆變等多種實(shí)驗(yàn)。也可通過脈沖控制開關(guān)的閉合或分?jǐn)?，來模擬晶閘管開路故障、驅(qū)動脈沖丟失故障等實(shí)驗(yàn)。設(shè)置負(fù)載電感Ld和負(fù)載電阻Rd的數(shù)值可以組合成多組不同負(fù)載參數(shù)的純阻性負(fù)載、感性負(fù)載等。通過軟件可隨時調(diào)整和修改元器件參數(shù)，分析各元件參數(shù)對電路的作用與影響，所以調(diào)試和測量本身就是最好的學(xué)習(xí)過程。

下面是重慶班級討論后，利用Matlab/Simulink軟件搭建的交交變頻仿真系統(tǒng)（不知是否能對教學(xué)提供有用的幫助，僅作參考）。

圖1 采用余弦交點(diǎn)法的AC－AC變頻控制仿真系統(tǒng)

Ur Ud Id Wave of Cosine Modulation Signal600Ud400UrVoltage/V Current/A200Id0-200-400-60000.020.040.06t/s0.080.10.120.14

圖2余弦交點(diǎn)法單相AC－AC變頻輸出電壓仿真波形

③ 多途徑提供信息 激活創(chuàng)造思維

現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的今天，電力電子技術(shù)作為弱電與強(qiáng)電的橋梁，正在與微電子技術(shù)和自動控制技術(shù)相輔相成快速發(fā)展，還與多個學(xué)科相互滲透，電力電子技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)的重要支柱。當(dāng)前的學(xué)習(xí)是基于資源的學(xué)習(xí)，網(wǎng)絡(luò)、專業(yè)書籍、報(bào)刊等都是可以利用的重要資源。充分利用這些資源，教師可以沖破單一教材的狹隘視野，獲得內(nèi)容更加豐富、形式更加多樣的教學(xué)內(nèi)容，開拓學(xué)生眼界。同時，不斷向?qū)W生提供各種有利于學(xué)習(xí)新知識的信息，讓學(xué)生在有效信息的引導(dǎo)下，在已有知識基礎(chǔ)上，一步步地建構(gòu)自己的新知識，有利于激活學(xué)生的創(chuàng)造思維。

3.對您所熟悉的“電力電子技術(shù)”課程網(wǎng)站的內(nèi)容及形式有何意見及見解。

課程網(wǎng)站設(shè)計(jì)好，信息資料比較豐富動畫仿真目前也必較多，對學(xué)生學(xué)習(xí)起到了良好的作用，對此重慶地區(qū)班級討論結(jié)果給予很好的稱贊。（西安交通大學(xué) 電力電子技術(shù)精品課程網(wǎng)站）

4.實(shí)驗(yàn)學(xué)時數(shù)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制與學(xué)生動手能力培養(yǎng)間的矛盾，您是如何協(xié)調(diào)，解決的？

實(shí)驗(yàn)學(xué)時少，實(shí)驗(yàn)設(shè)備少與學(xué)生動手能力培養(yǎng)間的矛盾是客觀存在的，解決的辦法是通過引入全國（地區(qū)）大學(xué)生的各類涉及電力電子技術(shù)相關(guān)知識的比賽來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，自己參加學(xué)校大學(xué)生業(yè)余電子技術(shù)俱樂部，通過競賽達(dá)到解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備少的矛盾，（萬用表、烙鐵、示波器、元器件、多年遺留下來的各種功能齊備功能模塊或板等）較好地解決了學(xué)生動手能力培養(yǎng)的矛盾，重慶科技學(xué)院每年參加全國（地區(qū)）各類大學(xué)生競技比賽獲得都獎狀都是重慶賽區(qū)第一（獎項(xiàng)數(shù)量第一、獎項(xiàng)等級最高）。重慶高校普遍公認(rèn)。5.您對本次培訓(xùn)有何期待？希望主講人再補(bǔ)充些什么內(nèi)容？

本次培訓(xùn)收獲很大，這種網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)模型值得肯定，對教師有很大的業(yè)務(wù)水平幫助，增加了學(xué)習(xí)交流平臺，提高了業(yè)務(wù)鉆研的激情，重慶學(xué)員感到滿意，對裴老師的講解感到細(xì)致入微，對以后的學(xué)生授課有較大的啟發(fā)示范作用。

重慶地區(qū)班級討論組： 重慶科技學(xué)院

李鵬飛

2010.3.20

于全國高校教師網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)中心重慶西南大學(xué)培訓(xùn)分中心

第二篇：安徽省分中心電力電子技術(shù)班級討論總結(jié)范文

【安徽省分中心】電力電子技術(shù)班級討論總結(jié)

議題1的討論總結(jié)：

在“電力電子技術(shù)”教學(xué)工作中，我們遇到的主要困難有：

1）高職高專學(xué)生基礎(chǔ)和理解能力相對較為薄弱，加上對前導(dǎo)課程內(nèi)容掌握地不夠扎實(shí)，導(dǎo)致在本課程的教學(xué)活動中，學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度較為緩慢；

2）對于電路波形分析部分，由于內(nèi)容比較抽象，學(xué)生理解起來較為困難； 3）對高職學(xué)生來說，學(xué)生自學(xué)能力比本科生較弱一些，因此使得在有限的學(xué)時內(nèi)講授復(fù)雜難懂的知識較為吃力；

4）在教學(xué)過程中，經(jīng)常會遇到學(xué)生基礎(chǔ)差別較大的問題。

綜合安徽省各校老師的觀點(diǎn)，我們采取的解決辦法有：講授時先對牽涉到的基礎(chǔ)知識進(jìn)行簡要復(fù)習(xí)，使各專業(yè)課程聯(lián)系起來；對學(xué)生基礎(chǔ)差別較大的問題，根據(jù)不同的學(xué)生提出不同的要求，盡可能地做到因材施教；在講授知識點(diǎn)時盡量多舉與生活貼近的例子，這樣學(xué)生對知識點(diǎn)不會感覺到特別地陌生，同時也有利于學(xué)生對知識點(diǎn)的理解和消化。此教學(xué)技巧也使我們在這次培訓(xùn)中受益匪淺，非常感謝王教授和裴教授在講授過程中的形象又貼切的比喻。

議題2的討論總結(jié)：

目前使用的教材章節(jié)基本合理，首先介紹電力電子器件結(jié)構(gòu)和工作原理，進(jìn)而介紹電力電子電路，包括直流—交流電路、交流—直流電路、直流—直流電路、直流—交流電路，最后介紹一些具體的應(yīng)用，包括PWM控制技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)等，但教材對于?？萍奥殬I(yè)學(xué)校的學(xué)生來說難度較高，對理論部分的知識難以理解，應(yīng)用方面也較少。對此我們采取的辦法是多講基礎(chǔ)，多從宏觀上去講解，對于部分章節(jié)也會做出適當(dāng)?shù)膭h減。所以我們期望教材中能增添適當(dāng)?shù)睦}、習(xí)題和答案以加強(qiáng)學(xué)生對此部分知識的應(yīng)用。

議題3的討論總結(jié)：

正如王教授在培訓(xùn)中所說，對于精品課程來說，網(wǎng)站的建設(shè)是至關(guān)重要的，希望課程網(wǎng)站上有充足的資源，有供教師使用以提高教學(xué)水平的模塊，也有供學(xué)生自學(xué)參考的模塊；也希望電子教案和課件均可下載，供師生使用，這樣也可使學(xué)生在課外時間能有更多的學(xué)習(xí)資源，從而保證課堂教學(xué)的順暢進(jìn)行。

議題4的討論總結(jié)：

實(shí)驗(yàn)設(shè)備方面，我們班級有的老師說學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備較為缺乏，也有老師說實(shí)驗(yàn)設(shè)備過于封閉，缺乏硬件支持，加上實(shí)驗(yàn)學(xué)時數(shù)的限制等，不能很好的達(dá)到對學(xué)生動手能力培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。

對此，在日常教學(xué)活動中，我們會搜集廢舊的相關(guān)設(shè)備供學(xué)生拆裝，但效果畢竟不夠明顯；一般來說，我們也會在課程最后集中帶領(lǐng)學(xué)生去本科院校做實(shí)驗(yàn)，也會寫書面報(bào)告向?qū)W校申請加大對電力電子方向的實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投入，爭取與教材保持同步。

為了彌補(bǔ)此方面的不足，我們期望能有其他的教學(xué)手段如實(shí)驗(yàn)仿真等來充實(shí)教學(xué)，這樣教學(xué)效果將會更好。

議題5的討論總結(jié)：

對于本次培訓(xùn)，我們一致認(rèn)為培訓(xùn)內(nèi)容較為充實(shí)，收獲不小，對我們提高教學(xué)能力，把握具體課堂教學(xué)有很大的幫助。希望以后還能有更多的機(jī)會參與電力電子技術(shù)的相關(guān)培訓(xùn)，希望王教授和裴教授能針對高職高專和三本類院校的特點(diǎn)，多介紹一些實(shí)際應(yīng)用知識，多傳授寶貴經(jīng)驗(yàn)，我們將非常感謝。王教授、裴教授，您們辛苦了！

安徽省分中心班長 張亞芳

2010.3.20

第三篇：電力電子技術(shù)云南中心班級討論總結(jié)

《電力電子技術(shù)》云南中心班級討論總結(jié)

玉溪師范學(xué)院

楊艷蓉

1、《電力電子技術(shù)》在教學(xué)中遇到的主要困難是什么？如何解決？

答：在地區(qū)性院校普遍存在實(shí)驗(yàn)條件差，實(shí)習(xí)基地少、學(xué)生基礎(chǔ)薄弱等困難。于是，這門應(yīng)用性很強(qiáng)的橫跨電力、電子和控制三大領(lǐng)域的電氣類專業(yè)課程在授課過程中主要遇到的困難就是學(xué)生聽課比較吃力、興趣不高，無法將電機(jī)、電子技術(shù)及直流拖動的專業(yè)基礎(chǔ)知識很好地與本課程連掛起來。老師在授課時要復(fù)習(xí)電子技術(shù)（講授觸發(fā)電路時）、電機(jī)等知識，而現(xiàn)在《電力電子技術(shù)》課時只有54節(jié)理論，出現(xiàn)授課內(nèi)容多與課時少之間的矛盾；再者，由于實(shí)驗(yàn)室是集成柜式的實(shí)驗(yàn)臺，對于電力電子器件一節(jié)的講述，學(xué)生無法看到的電力電子器件，覺得很抽象。

對于這些困難我們主要是在邊加強(qiáng)學(xué)生的基礎(chǔ)課程、先修課程等基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)的同時，在授課過程中盡可能從學(xué)生十非熟知的知識點(diǎn)入手而引出新的知識點(diǎn)并用通俗、簡潔的話總結(jié)歸納來鞏固知識點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)興趣。比如，在講述三全控橋整流電路的工作原理時，大部分學(xué)生對于六相電壓波的排順和輸出畫波形的繪制很難接受和理解。在講述這部分內(nèi)容時，我先從同學(xué)熟知的三相電壓推出六相電壓波形，讓學(xué)生從熟知的三相電壓波形順序而得到六相電壓波順序（通過在黑板上畫圖得到）。然后結(jié)合三相全控橋整流電路圖推出為什么每只管子都連續(xù)導(dǎo)通1200而輸出的每段波形只能連續(xù)600，即，同組別接線的相與相之間的換相間隔是600，不同組別接線的相與相 之間的換相間隔是1200。

2、目前使用的《電力電子技術(shù)》教材章節(jié)結(jié)構(gòu)是否合理？教學(xué)過程中有何問題、體會、意見和建議？

答：感覺總體結(jié)構(gòu)還是比較合理。

建議：電力電子技術(shù)是一門橫跨電力、電子、控制三大領(lǐng)域的一門技術(shù)性和應(yīng)用都很強(qiáng)的學(xué)科，國際電氣工程師協(xié)會曾這樣評價(jià)電力電子技術(shù)：電力電子技術(shù)的發(fā)展水平標(biāo)志著一個國家和地區(qū)的工業(yè)發(fā)展水平。本人認(rèn)為電力電子技術(shù)的發(fā)展可以分為兩大塊：一塊是電力電子器件的發(fā)展；一塊是控制技術(shù)的發(fā)展。可以這么說在80年代以前各國在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)電力電子技術(shù)的發(fā)展和競爭主要是的電力電子器件的發(fā)展和競爭，而80年代中期，特別是90年代后電力電子器件的發(fā)展技術(shù)已相當(dāng)成熟。所以，本人認(rèn)為在未來十年乃至更長的時間內(nèi)各國工業(yè)的發(fā)展和競爭主要就是電力控制技術(shù)水平的發(fā)展和競爭。

基于此，本人建議在《電力電子技術(shù)》教材的改編中是否需要強(qiáng)化控制環(huán)節(jié)的知識點(diǎn)？比如，在單相整流電路之后將觸發(fā)電路獨(dú)立成為一章？而將以往的觸發(fā)電路和驅(qū)動電路的知識點(diǎn)都融合在這一章中，并且在本章的概述中多介紹一些目前新興的電力控制技術(shù)。另，在教材中加附錄，將工業(yè)上、電力系統(tǒng)中目前常用的整流-逆變電路、觸發(fā)電路（驅(qū)動電路）圖附加在附錄中。

5、您對本次培訓(xùn)有何期待？希望主講人再補(bǔ)充什么內(nèi)容？

答：希望主講教授多指導(dǎo)電力電子領(lǐng)域內(nèi)科研方向、行業(yè)方向及發(fā)展前沿知識。

第四篇：電力電子技術(shù)課程總結(jié)

學(xué) 號：1111111111

Hefei University

功率變換技術(shù)課程綜述

報(bào)告題目：IGBT研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

專業(yè)班級： XXXXXXXXXXXX 學(xué)生姓名： XXX 教師姓名： ZZZZZ老師 完成時間： 2017年5月14日

IGBT研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

中 文 摘 要

IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor），絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT（雙極型三極管）和MOS（絕緣柵型場效應(yīng)管）組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅(qū)動電流較大；MOSFET驅(qū)動功率很小，開關(guān)速度快，但導(dǎo)通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動功率小而飽和壓降低。

關(guān)鍵詞：IGBT；半導(dǎo)體；研究現(xiàn)狀；發(fā)展前景

Present situation and development trend of IGBT research

ABSTRACT IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), insulated gate bipolar transistor, is composed of BJT(bipolar transistor)and MOS(insulated gate FET)composite full controlled voltage composed of driven power semiconductor devices, has the advantages of high input impedance and low conductance GTR with MOSFET through the two aspects pressure drop.The GTR saturation voltage is reduced, the carrier current density is large, but the driving current is large.The driving power of MOSFET is very small and the switching speed is fast, but the turn-on voltage drop is large and the carrier current density is small.IGBT combines the advantages of the above two devices, small driving power and lower saturation voltage KEYWORD:IGBT;Semiconductor;Status;Development prospect.一、引言..............................................................................................................1

二、IGBT介紹.....................................................................................................1 2.1 什么是IGBT..........................................................................................1 2.2 IGBT的各種有關(guān)參數(shù)...........................................................................1 2.3驅(qū)動方式及驅(qū)動功率..............................................................................2

三、存在的問題....................................................................................................4

四、研究現(xiàn)狀........................................................................................................5

五、發(fā)展趨勢........................................................................................................6 參考文獻(xiàn)................................................................................................................7

一、引言

自20 世紀(jì)50 年代末第一只晶閘管問世以來, 電力電子技術(shù)開始登上現(xiàn)代電氣傳動技術(shù)舞臺, 以此為基礎(chǔ)開發(fā)的可控硅整流裝置, 是電氣傳動領(lǐng)域的一次革命, 使電能的變換和控制從旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組和靜止離子變流器進(jìn)入由電力電子器件構(gòu)成的變流器時代, 這標(biāo)志著電力電子的誕生。

進(jìn)入70 年代晶閘管開始形成由低電壓小電流到高電壓大電流的系列產(chǎn)品, 普通晶閘管不能自關(guān)斷的半控型器件, 被稱為第一代電力電子器件。隨著電力電子技術(shù)理論研究和制造工藝水平的不斷提高, 電力電子器件在容易和類型等方面得到了很大發(fā)展, 是電力電子技術(shù)的又一次飛躍, 先后研制出GTR.GTO, 功率MOSFET 等自關(guān)斷全控型第二代電力電子器件。而以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件, 開始向大容易高頻率、響應(yīng)快、低損耗方向發(fā)展。

二、IGBT介紹

2.1 什么是IGBT 絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是在金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(MOSFET)和雙極晶體管(Bipolar)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型復(fù)合功率器件，具有MOS輸入、雙極輸出功能。IGBT集Bipolar器件通態(tài)壓降小、載流密度大、耐壓高和功率MOSFET驅(qū)動功率小、開關(guān)速度快、輸入阻抗高、熱穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)于一身。作為電力電子變換器的核心器件，為應(yīng)用裝置的高頻化、小型化、高性能和高可靠性奠定了基礎(chǔ)。

自IGBT商業(yè)化應(yīng)用以來，作為新型功率半導(dǎo)體器件的主型器件，IGBT在1—100kHz的頻率應(yīng)用范圍內(nèi)占據(jù)重要地位，其電壓范圍為600V—6500V，電流范圍為1A—3600A(140mm x 190mm模塊)。IGBT廣泛應(yīng)用于工業(yè)、4C(通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)電子、汽車電子)、航空航天、國防軍工等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域以及軌道交通、新能源、智能電網(wǎng)、新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。采用IGBT進(jìn)行功率變換，能夠提高用電效率和質(zhì)量，具有高效節(jié)能和綠色環(huán)保的特點(diǎn)，是解決能源短缺問題和降低碳排放的關(guān)鍵支撐技術(shù)，因此被稱為功率變流產(chǎn)品的“CPU”、“綠色經(jīng)濟(jì)之核”。在未來很長一段時間內(nèi)，為適應(yīng)全球降低CO2排放的戰(zhàn)略需要，IGBT必將扮演更為重要的角色，是節(jié)能技術(shù)和低碳經(jīng)濟(jì)的重要支點(diǎn)。

2.2 IGBT的各種有關(guān)參數(shù)

2.2.1容量

低功率IGBT應(yīng)用范圍一般都在600V、1KA、1KHZ以上區(qū)域，為滿足家電行業(yè)的需求，ST半導(dǎo)體，三菱公司推出低功率IGBT產(chǎn)品，適用于微波爐，洗衣機(jī)等。而非傳統(tǒng)性IGBT采用薄片技術(shù)，在性能上高速，低損耗，在設(shè)計(jì)600V-1200V的IGBT時，其可靠性最高。2.2.2 開關(guān)頻率

IGBT的開通過程按時間可以分為四個過程，如下：第一：門射電壓Vge小于閥值電壓Vth時。其門極電阻RG和門射電容CGEI的時間常數(shù)決定這一過程。當(dāng)器件的集電極電流IC 和集射電壓VCE均保持不變時，CGEI就是影響其導(dǎo)通延遲時間tdon的唯一因素。第二：當(dāng)門射電壓Vge達(dá)到其閥值電壓時，開通過程進(jìn)入第二階段，IGBT開始導(dǎo)通，其電流上升速率dI/dt的大小與門射電壓Vge和器件的跨導(dǎo)gfs有如下關(guān)系：dIc/dt=gfs（Ic）＊dVge/dt。其中，dVge/dt由器件的門極電阻Rg和門射電容CGEI所決定（對于高壓型IGBT來說，門集電容Cgc可忽略不計(jì)）。第三：第三階段從集電極電流達(dá)到最大值ICmax。第四：通之后，器件進(jìn)入穩(wěn)定的導(dǎo)通狀態(tài)。

2.2.3 關(guān)斷過程

當(dāng)在柵極施加一個負(fù)偏壓或柵壓低于門限值時，溝道被禁止，沒有空穴注入N-區(qū)內(nèi)。在任何情況下，如果MOSFET電流在開關(guān)階段迅速下降，集電極電流則逐漸降低，這是因?yàn)閾Q向開始后，在N層內(nèi)還存在少數(shù)的載流子(少子)。這種殘余電流值(尾流)的降低，完全取決于關(guān)斷時電荷的密度，而密度又與幾種因素有關(guān)，如摻雜質(zhì)的數(shù)量和拓?fù)?，層次厚度和溫度。少子的衰減使集電極電流具有特征尾流波形，集電極電流引起以下問題：功耗升高；交叉導(dǎo)通問題，特別是在使用續(xù)流二極管的設(shè)備上，問題更加明顯。

鑒于尾流與少子的重組有關(guān)，尾流的電流值應(yīng)與芯片的溫度、IC 和VCE密切相關(guān)的空穴移動性有密切的關(guān)系。因此，根據(jù)所達(dá)到的溫度，降低這種作用在終端設(shè)備設(shè)計(jì)上的電流的不理想效應(yīng)是可行的。

2.3驅(qū)動方式及驅(qū)動功率

2.3.1 柵極驅(qū)動電壓

因IGBT柵極—發(fā)射極阻抗大，故可使用 MOSFET 驅(qū)動技術(shù)進(jìn)行驅(qū)動，但 IGBT 的輸入電容較MOSFET大，所以IGBT的驅(qū)動偏壓應(yīng)比MOSFET 驅(qū)動所需偏壓強(qiáng)。在+20℃情況下，實(shí)測60 A，1200 V 以下的 IGBT 開通電壓閥值為5～6 V，在實(shí)際使用時，為獲得最小導(dǎo)通壓降，應(yīng)選取Ugc≥(1.5～3)Uge(th)，當(dāng)Uge 增

加時，導(dǎo)通時集射電壓Uce將減小，開通損耗隨之減小，但在負(fù)載短路過程Uge 增加，集電極電流Ic也將隨之增加，使得 IGBT 能承受短路損壞的脈寬變窄，因此Ugc的選擇不應(yīng)太大，這足以使 IGBT 完全飽和，同時也限制了短路電流及其所帶來的應(yīng)力(在具有短路工作過程的設(shè)備中，如在電機(jī)中使用IGBT時，+Uge在滿足要求的情況下盡量選取最小值，以提高其耐短路能力）。2.3.2對電源的要求

對于全橋或半橋電路來說，上下管的驅(qū)動電源要相互隔離，由于 IGBT 是電壓控制器件，所需要的驅(qū)動功率很小，主要是對其內(nèi)部幾百至幾千皮法的輸入電容的充放電，要求能提供較大的瞬時電流，要使 IGBT 迅速關(guān)斷，應(yīng)盡量減小電源的內(nèi)阻，并且為防止 IGBT 關(guān)斷時產(chǎn)生的du/dt誤使IGBT導(dǎo)通，應(yīng)加上一個-5V的關(guān)柵電壓，以確保其完全可靠的關(guān)斷(過大的反向電壓會造成 IGBT 柵射反向擊穿，一般為-2～10V之間)。2.3.3對驅(qū)動波形的要求

從減小損耗角度講，門極驅(qū)動電壓脈沖的上升沿和下降沿要盡量陡峭，前沿很陡的門極電壓使 IGBT 快速開通，達(dá)到飽和的時間很短，因此可以降低開通損耗，同理，在 IGBT 關(guān)斷時，陡峭的下降沿可以縮短關(guān)斷時間，從而減小了關(guān)斷損耗，發(fā)熱量降低。但在實(shí)際使用中，過快的開通和關(guān)斷在大電感負(fù)載情況下反而是不利的。因?yàn)樵谶@種情況下，IGBT過快的開通與關(guān)斷將在電路中產(chǎn)生頻率很高、幅值很大、脈寬很窄的尖峰電壓 Ldi/dt，并且這種尖峰很難被吸收掉。此電壓有可能會造成 IGBT 或其他元器件被過壓擊穿而損壞。所以在選擇驅(qū)動波形的上升和下降速度時，應(yīng)根據(jù)電路中元件的耐壓能力及 du/dt 吸收電路性能綜合考慮。

2.3.4對驅(qū)動功率的要求

由于 IGBT 的開關(guān)過程需要消耗一定的電源功率，最小峰值電流可由下式求出：IGP=△Uge/RG+Rg；式中△ Uge=+Uge+|Uge|；RG是IGBT內(nèi)部電阻；Rg 是柵極電阻。

驅(qū)動電源的平均功率為：PAV=Cge△Uge2f，（*式中f為開關(guān)頻率；Cge 為柵極電容)。2.3.5 柵極電阻

為改變控制脈沖的前后沿陡度和防止震蕩，減小IGBT集電極的電壓尖峰，應(yīng)在IGBT柵極串上合適的電阻Rg。當(dāng)Rg增大時IGBT導(dǎo)通時間延長，損耗發(fā)熱

加劇;Rg減小時，di/dt 增高，可能產(chǎn)生誤導(dǎo)通，使 IGBT 損壞。應(yīng)根據(jù) IGBT 的電流容量和電壓額定值以及開關(guān)頻率來選取 Rg 的數(shù)值。通常在幾歐至幾十歐之間(在具體應(yīng)用中，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況予以適當(dāng)調(diào)整)。另外為防止門極開路或門極損壞時主電路加電損壞IGBT，建議在柵射間加入一電阻Rge，阻值為10 kΩ左右。

2.3.6柵極布線要求

合理的柵極布線對防止?jié)撛谡鹗帲瑴p小噪聲干擾，保護(hù)IGBT正常工作有很大幫助：

（1）布線時須將驅(qū)動器的輸出級和lGBT之間的寄生電感減至最低(把驅(qū)動回路包圍的面積減到最小)；

（2）正確放置柵極驅(qū)動板或屏蔽驅(qū)動電路，防止功率電路和控制電路之間的耦合；

（3）應(yīng)使用輔助發(fā)射極端子連接驅(qū)動電路；

（4）驅(qū)動電路輸出不能和 IGBT 柵極直接相連時，應(yīng)使用雙絞線連接；（5）柵極保護(hù)，箝位元件要盡量靠近柵射極。2.3.7 隔離問題

由于功率IGBT在電力電子設(shè)備中多用于高壓場合，所以驅(qū)動電路必須與整個控制電路在電位上完全隔離。

三、存在的問題

因?yàn)镮GBT工作時，其漏極區(qū)（p+區(qū)）將要向漂移區(qū)（n-區(qū)）注入少數(shù)載流子——空穴，則在漂移區(qū)中存儲有少數(shù)載流子電荷；當(dāng)IGBT關(guān)斷（柵極電壓降為0）時，這些存儲的電荷不能立即去掉，從而IGBT的漏極電流也就相應(yīng)地不能馬上關(guān)斷，即漏極電流波形有一個較長時間的拖尾——關(guān)斷時間較長（10～50ms）。所以IGBT的工作頻率較低。為了縮短關(guān)斷時間，可以采用電子輻照等方法來降低少數(shù)載流子壽命，但是這將會引起正向壓降的增大等弊病。

IGBT中存在有寄生晶閘管—MOS柵控的n+-p-n-p+晶閘管結(jié)構(gòu)，這就使得器件的最大工作電流要受到此寄生晶閘管閉鎖效應(yīng)的限制（采用陰極短路技術(shù)可以適當(dāng)?shù)販p弱這種不良影響）。

四、研究現(xiàn)狀

最近20年中，IGBT的發(fā)展很快，技術(shù)改進(jìn)方案很多，并且實(shí)用化。每種改進(jìn)措施的采取，都會把IGBT的性能向前推進(jìn)。其中，最重要的還是不斷把“通態(tài)壓降—開關(guān)時間”的矛盾處理到更為優(yōu)化的折衷點(diǎn)。不同公司宣布自己研制生產(chǎn)的IGBT進(jìn)入了第X代。但是，總體看，隨著重大技術(shù)改進(jìn)措施的成功，可以把IGBT的演變歸納成以下五代。

（1）第一代：即平面柵(PT)型。它提出了在功率MOS場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)中引入一個漏極側(cè)pn結(jié)以提供正向注入少數(shù)載流子實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)調(diào)制來降低通態(tài)壓降的基本方案。

（2）第二代：采用緩沖層，精密控制圖形和少子壽命的平面柵穿通（PT）型外延襯底IGBT。器件縱向采用n′緩沖層，既可以減薄有效基區(qū)厚度和硅片總厚度來減小通態(tài)壓降，又能降低該發(fā)射結(jié)的注入系數(shù)，以抑制“晶閘管效應(yīng)”。器件橫向（平面）采用精密圖形，減少每個元胞的尺寸，提高器件的開關(guān)速度。再采用專門的擴(kuò)鉑與快速退火措施，以控制基區(qū)內(nèi)少數(shù)載流子壽命的較合理分布。這樣的IGBT耐壓達(dá)到1200V，通態(tài)壓降達(dá)到2.1-2.3V，鎖定效應(yīng)得到有效抑制。這時，IGBT已經(jīng)充分實(shí)用化了。

（3）第三代：溝槽柵（Trench gate）型IGBT。這一代IGBT采取溝槽柵結(jié)構(gòu)代替平面柵。在平面柵結(jié)構(gòu)中，電流流向與表面平行的溝道時，柵極下面由P阱區(qū)圍起來的一個結(jié)型場效應(yīng)管（J-FET）是電流的必經(jīng)之路，它成為電流通道上的一個串聯(lián)電阻。在溝槽柵結(jié)構(gòu)中，這個柵下面的J-FET是被干法刻蝕的工藝很好地挖去了，連同包圍這個區(qū)域、延伸到原來柵極下構(gòu)成溝道的部分P區(qū)層也都挖掉。于是n+發(fā)射源區(qū)和留下的P區(qū)層就暴露在該溝槽的側(cè)壁，通過側(cè)壁氧化等一系列特殊加工，側(cè)壁氧化層外側(cè)的P區(qū)內(nèi)形成了垂直于硅片表面的溝道。

（4）第四代：非穿通（NPT）型IGBT。隨著阻斷電壓突破2000V的需求，IGBT中隨承受電壓的基區(qū)寬度超過150微米。這時靠高阻厚外延來生成硅襯底的做法，不僅十分昂貴（外延成本同外延層厚度成正比），而且外延層的摻雜濃度和外延層厚度的均勻性都難以保證。這時，采用區(qū)熔單晶硅片制造IGBT的呼聲日漸成熟，成本可以大為降低，晶體完整性和均勻性得到充分滿足。

（5）第五代：電場截止（FS）型。當(dāng)單管阻斷電壓進(jìn)一步提高，硅片的基區(qū)厚度就會急劇增加。于是，IGBT的通態(tài)壓降勢必隨其耐壓的提高而增大。FS型IGBT吸收了PT型和NPT型兩類器件的優(yōu)點(diǎn)，形成硅片厚度比NPT型器件薄約

1/

3、又保持正電阻溫度系數(shù)單極特征的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。

五、發(fā)展趨勢

IGBT作為電力電子領(lǐng)域非常理想的開關(guān)器件，各種新結(jié)構(gòu)、新工藝及新材料技術(shù)還在不斷涌現(xiàn)，推動著IGBT芯片技術(shù)的發(fā)展，其功耗不斷降低，工作結(jié)溫不斷升高，從125℃提升到了175℃并向200℃邁進(jìn)，并可以在芯片上集成體二極管，形成逆導(dǎo)IGBT(RC-IGBT/BIGT)，無需再反并聯(lián)續(xù)流二極管，在相同的封裝尺寸下，可將模塊電流提高30%，還可以將電流及溫度傳感器集成到芯片內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)芯片智能化。

IGBT芯片內(nèi)部集成傳感器通過對IGBT芯片的邊緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔離處理，可以形成具有雙向阻斷能力的IGBT(RB-IGBT),在雙向開關(guān)應(yīng)用中無需再串聯(lián)二極管，并具有更小的漏電流及更低的損耗。

與此同時，IGBT的工藝水平也在不斷提升，許多先進(jìn)工藝技術(shù)，如離子注入、精細(xì)光刻等被應(yīng)用到IGBT制造上。IGBT芯片制造過程中的最小特征尺寸已由5um，到3um，到1um，甚至達(dá)到亞微米的水平。采用精細(xì)制造工藝可以大幅提高功率密度，同時可以降低結(jié)深，減小高溫?cái)U(kuò)散工藝，從而使采用12英寸甚至更大尺寸的硅片來制造IGBT成為可能。隨著薄片與超薄片加工工藝的發(fā)展，英飛凌在8英寸硅片上制造了厚度只有40um的芯片樣品，不久的未來有望實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化應(yīng)用。

此外，新材料如寬禁帶半導(dǎo)體材料技術(shù)的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)更低功耗、更大功率容量、更高工作溫度的器件，其中SiC成為目前的大功率半導(dǎo)體的主要研究方向，并在單極器件上實(shí)現(xiàn)商品化，在IGBT等雙極器件的研究上也不斷取得進(jìn)展。目前IGBT主要受制造工藝及襯底材料的缺陷限制，例如溝道遷移率及可靠性、電流增益較小及高摻雜P型襯底生長等問題，未來隨著材料外延技術(shù)的發(fā)展，SiC IGBT將會實(shí)現(xiàn)突破。

參考文獻(xiàn)

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[4] 劉國友, 羅海輝, 劉可安等.牽引用3300V IGBT芯片均勻性及其對可靠性的影響[J]，機(jī)車電傳動，2013, No.231(02)6-9

第五篇：電力電子技術(shù)課程重點(diǎn)知識點(diǎn)總結(jié)

1.解釋GTO、GTR、電力MOSFET、BJT、IGBT，以及這些元件的應(yīng)用范圍、基本特性。2.解釋什么是整流、什么是逆變。

3.解釋PN結(jié)的特性，以及正向偏置、反向偏置時會有什么樣的電流通過。

4.肖特基二極管的結(jié)構(gòu)，和普通二極管有什么不同？ 5.畫出單相半波可控整流電路、單相全波可控整流電路、單相整流電路、單相橋式半控整流電路電路圖。6.如何選配二極管（選用二極管時考慮的電壓電流裕量）

7.單相半波可控整流的輸出電壓計(jì)算（P44）8.可控整流和不可控整流電路的區(qū)別在哪？

9.當(dāng)負(fù)載串聯(lián)電感線圈時輸出電壓有什么變化？（P45）

10.單相橋式全控整流電路中，元件承受的最大正向電壓和反向電壓。

11.保證電流連續(xù)所需電感量計(jì)算。

12.單相全波可控整流電路中元件承受的最大正向、反向電壓（思考題，書上沒答案，自己試著算）13.什么是自然換相點(diǎn)，為什么會有自然換相點(diǎn)。14.會畫三相橋式全控整流電路電路圖，波形圖（P56、57、P58、P59、P60，對比著記憶），以及這些管子的導(dǎo)通順序。

15.三相橋式全控整流輸出電壓、電流計(jì)算。16.為什么會有換相重疊角？換相壓降和換相重疊角計(jì)算。

17.什么是無源逆變？什么是有源逆變？ 18.逆變產(chǎn)生的條件。

19.逆變失敗原因、最小逆變角如何確定？公式。做題：P95：1 3 5 13 16 17，重點(diǎn)會做 27 28，非常重要。

20.四種換流方式，實(shí)現(xiàn)的原理。

21.電壓型、電流型逆變電路有什么區(qū)別？這兩個圖要會畫。

22.單相全橋逆變電路的電壓計(jì)算。P102 23.會畫buck、boost電路，以及這兩種電路的輸出電壓計(jì)算。

24.這兩種電路的電壓、電流連續(xù)性有什么特點(diǎn)？ 做題，P138 2 3題，非常重要。25.什么是PWM,SPWM。

26.什么是同步調(diào)制？什么是異步調(diào)制？什么是載波比，如何計(jì)算？

27.載波頻率過大過小有什么影響？ 28.會畫同步調(diào)制單相PWM波形。29.軟開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理。

30.電力電子器件的保護(hù)方法有哪幾種？

31.了解晶閘管、電力MOSFRT、IGBT的并聯(lián)技術(shù)。