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开关器件详解

开关器件简介
开关器件包括模拟开关、模拟多路器、数据总线开关、交流固态开关、大电流低压功率开关、干簧管物理开关,以及专用的视频矩阵交叉开关、视频多路复用器、USB开关、HDMI/DVI 分配器/加速器等,广泛应用于数据采集、通信系统、仪器仪表、医疗设备、视频信号处理、消费产品、计算机、工业控制等各个领域。
                    
 
开关器件组成
开关器件一般由三个端子,其中两个连接在主电路中,而第三端被称为控制端或称为控制极。开关器件的通断是通过在其控制端和一个主电路端子之间加一定的信号来控制的,这个主电路端子是驱动电路和主电路的公共端,一般是主电路电流流出器件的端子。
 
开关器件状态
电力电子开关器件有两种开关状态:通态(等效电阻近似为零),断态(等效电阻近似无限大)。有两种过渡状态:开通,关断。其主要优点是开通关断过程很快,适宜于电力变换和控制,主要缺点是通不全通,断不全断,因而通态损耗大,断路时不能隔离电路。
 
开关器件分类
可控性:不控,半控和全控器件。
物理本质:二极管,晶体管和晶闸管系列。
二极管:阳极,阴极,双层结构,单向导通能力,正向开通,反向关断,D;
晶体管:集电极,发射极,基极,三层结构,开关速度快,开关损耗小,BJT,IGBT,MOSFET;
晶闸管:阳极,阴极,门极,四层结构,半控,全控器件,对称,不对称器件,通态损耗小,功率处理能力强,SCR,GTO,MTO,ETO,IGCT,MCT。
 
开关器件小结
二极管D:不控,电压高,电流大;
晶闸管SCR:半控,脉冲电流触发开通,电压高,电流大,压降小,开关速度不快。
双极性结型晶体管BJT:全控,持续电流导通,压降较大,开关速度较快,驱动功率较大,中等电压电流。
门极可关断晶闸管GTO:全控,正(负)脉冲电流开通(关断),压降不大,开关速度不快,关断脉冲电流大,电压高,电流大。
MOS场效应管MOSFET:全控,持续电压控制导通,工作电压电流不大,压降大,驱动功率小,开关速度快,适宜高频应用。
绝缘门极双极性晶体管IGBT:全控,持续电压控制导通,压降较大,驱动功率小,开关速度较快,电压电流中等。
MOS控制晶闸管MCT:全控,MOSFET管控制开通和关断,控制功率小,压降不大,使用与开关频率不太高的高压大电流应用。
集成门极换流晶闸管IGCT:全控,控制功率小,压降不大,适用于开关频率不太高的高压大电流应用。
MOS关断晶闸管MTO:正向G1K脉冲电流开通(与普通晶闸管相同),G2K加驱电压与MCT一样关断MTO。
 

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