在正常导通时，阳极电流必须大于维持电流IH。
当晶闸管的控制极上加上适当大小的触发电压UG（触发电流IG）时，晶闸管的正向转折电压会大大降低，如图8-5中IG1、IG2所示。
触发信号电流越大，晶闸管导通的正向转折电压就降的越低。
晶闸管的反向特性与二极管十分相似,加反向电压时，管中只有很小的反向漏电流通过，如图中Oc段所示，这说明管子处在反向阻断状态。
8.1.4晶闸管的主要参数
为了正确地选择和使用晶闸管，还必须了解它的电压、电流等主要参数的意义。
晶闸管的主要参数有以下几项：
1．额定正向平均电流IF
在规定的散热条件和环境温度及全导通的条件下，晶闸管可以连续通过的工频正弦半波电流在一个周期内的平均值，称为正向平均电流IF，
2．维持电流IH
在规定的环境温度和控制极断开情况下，维持晶闸管导通状态的最小电流称维持电流IH。
3．正向重复峰值电压UFRM
在控制极断路和晶闸管正向阻断的条件下，可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压，称为正向重复峰值电压，用UFRM表示。
按规定此电压为正向转折电压UBO的%80。
4．反向重复峰值电压URRM
在额定结温和控制极断开时，可以重复加在晶闸管两端的反向峰值电压，用URRM表示。
按规定此电压为反向转折电压UBR的%80。
5．控制极触发电压UG和电流IG
在晶闸管的阳极和阴极之间加6V直流正向电压后，能使晶闸管完全导通所必须的最小控制极电压和控制极电流。
6．浪涌电流IFSM
在规定时间内，晶闸管中允许通过的最大正向过载电流，此电流应不致使晶闸管的结温过高而损坏。
在元件的寿命期内，浪涌的次数有一定的限制。
8.2可控整流电路
本节学时 1学时
本节重点 １、单相半波可控整流电路；
２、单相桥式半控整流电路：
教学方法 通过分析半波可控整流电路的工作原理及输出波形,使学生对晶闸管的单向导电可控特性有了更深的了解.
教学手段 以电子课件与传统教学手段相结合的手段，让学生在有限的时间内掌握更多的相关知识。
教学内容
8.2.1单相半波可控整流电路
1．电路组成
单相半波可控整流电路如图8-5（a）所示。
2．工作原理
接上电源，经过α角度后，在晶闸管的控制极上，加上触发电压uG,如图8-5（b）所示。
晶闸管T被触发导通，负载电阻中开始有电流通过，在负载两端出现电压uo，见图8-5（b）。
在T导通期间，晶闸管压降近似为零。
在第二个周期出现时，重复以上过程。
晶闸管导通的角度称为导通角，用θ表示。
由8-5（b）可知θ=π-α。
3．输出平均电压
根据欧姆定律，负载电阻RL中的直流平均电流为
此电流即为通过晶闸管的平均电流。
例8-1在单相半波可控整流电路中，负载电阻为8Ω，交流电压有效值U2=220V，控制角α的调节范围为600～1800，求：
（1）直流输出电压的调节范围。
（2）晶闸管中最大的平均电流。
（3）晶闸管两端出现的最大反向电压。
解：
（1）控制角为600时，由式（8-1）得出直流输出电压最大值
V
控制角为1800时得直流输出电压为零。
所以控制角α在600～1800范围变化时，相对应的直流输出电压在74.25V～0V之间调节。
（2）晶闸管最大的平均电流与负载电阻中最大的平均电流相等，由式（8-2）得
A
（3）晶闸管两端出现的最大反向电压为变压器次级电压的最大值
V
再考虑到安全系数2～3倍，所以选择额定电压为600V以上的晶闸管。
8.2.2单相桥式半控整流电路
1.电路组成
（a）电路图（b）波形图
图单相桥式半控整流电路与波形
2.工作原理
其工作原理同上，输出电压平均值比单相半波可控整流大一倍。
即
根据欧姆定律，负载电阻RL中的直流平均电流为
晶闸管和二极管承受的最高反向电压均为
。
综上所述，可控整流电路是通过改变控制角的大小实现调节输出电压大小的目的，因此，也称为相控制整流电路。
8.3功率场效应晶体管（PowerMOSFET）
本节学时 1学时
本节重点 １、功率MOSFET的结构和工作原理
２、功率MOSFET的主要特性
教学方法 首先了解功率MOSFET的结构和工作原理，进而了解其主要特性。
教学手段 以电子课件与传统教学手段相结合的手段，让学生在有限的时间内掌握更多的相关知识。
教学内容
8.3.1功率MOSFET的结构和工作原理
功率MOSFET根据导电时载流子的种类可分为P沟道和N沟道两种类型，其电路符号如图8-9所示，它有三个电极：
栅极G、源极S和漏极D。
功率MOSFET的工作原理与传统的MOS器件基本相同，当栅极和漏极之间加正向电压时（UGS>0），MOSFET内沟道出现，在漏极和源极之间加有电压时，就有漏极电流ID形成，器件导通；反之当栅极和源极之间加反向电压时（UGS<0），沟道消失，器件关断。
8.3.2功率MOSFET的主要特性
1．输出特性
指在栅源电压UGS一定的情况下，漏极电流ID与漏源电压UDS关系的曲线族，如图8-10（a）所示。
它分为三个区：
（1）可调电阻区Ⅰ当UGS一定时，漏极电流ID与漏极电压UGS几乎呈线性关系。
当作为开关器件应用时，工作在此区内。
（2）线性放大区Ⅱ在该区中，当UGS不变时，ID几乎不随UDS的增加而加大，ID近似为一常数。
当用于线性放大时工作在此区内。
（3）击穿区Ⅲ当漏极电压UDS过高时，漏极电流ID会急剧增加。
在使用器件时应避免出现此种情况，否则会使器件损坏。
2． 转移特性
转移特性是以漏、源极电压UDS为参变量，反映栅、源电压UGS与漏极电流ID之间的关系，如图8-10（b）所示。
3．开关特性
功率MOSFET是单极性电压控制器件，依靠多数载流子导电，没有少数载流子的存储效应，与关断时间相联系的存储时间大大减小，因而具有开关速度快的优点。
8.3.3功率MOSFET的主要参数
1．通态电阻RON
D等于1mA时的栅极电压定义为开启电压。
UT具有负温度系数。
2．跨导gm
跨导gm和晶体管的β相似，反映了功率MOSFET的栅、源电压对漏极电流的控制能力。
定义为：
单位为西门子简称（S）。
3．漏、源击穿电压UBDS
4．栅、源击穿电压UBGS
5．漏极峰值电流IDM
8.4绝缘栅双极型晶体管
本节学时 1学时
本节重点 １、绝缘栅双极型晶体管的结构和工作原理
２、绝缘栅双极型晶体管的主要特性及参数。
教学方法 首先了解绝缘栅双极型晶体管的结构和工作原理，进而了解其主要特性及其组成的功率模块（IPM）的应用。
教学手段 以电子课件与传统教学手段相结合的手段，让学生在有限的时间内掌握更多的相关知识。
教学内容
8.4.1IGBT的结构和工作原理
N沟道IGBT的结构与图形符号如图8-11所示。
它有三个电极，即控制极G、集电极C和发射极E。
它是在功率MOSFET的基础上增加一个高浓度P+层，形成了四层结构，由PNP－NPN晶体管构成IGBT。
但是，NPN晶体管和发射极由于铝电极短路，设计时尽可能使NPN不起作用。
所以说，IGBT的工作基本与NPN晶体管无关，可以认为IGBT是以晶体管为主导元件（输出）、MOSFET为驱动元件（输入）的单向达林顿管。
8.4.2IGBT的主要特性
IGBT的特性可分为静态特性和动态特性。
静态特性主要指IGBT的伏安特性、转移特性，动态特性主要指IGBT的开关特性。
1．.IGBT的伏安特性
当以栅极、发射极之间的电压UGE为参变量时，IGBT的集电极电流IC和集电极与发射极之间电压UCE的关系曲线，称为IGBT的伏安特性，如图8-12所示。
2．.IGBT的转移特性
IGBT的转移特性是描述集电极电流与控制极、发射极电压UCE的关系曲线，如图8-13所示。
3.动态特性
IGBT的动态特性也称开关特性，它包括开通过程和关断过程。
IGBT的开通时间约为0.5~1.2µS，IGBT的关断时间约为0.55~1.5µS。
8.4.3IGBT的主要参数
1．控制极发射—极击穿电压UGEM
这个参数表示了IGBT控制极和发射极之间的耐压能力，其值一般为±20V左右。
2．集电极—发射极最高电压UCEM
该参数决定了IGBT的最高工作电压，目前IGBT的最高工作电压分为600V、1000V、1200V、1400V、1700V和3300V几个档次。
3．开启电压UGE（th）
开启电压是IGBT导通所需要的最低控制极电压。
这个参数随温度升高而下降，温度每升高1OC，UGE（th）值下降5mV左右。
在常温时的开启电压一般为2~6V。
4．通态压降UCE（on）
IGBT的通态压降UCE（on）约为2~5。
5．集电极最大电流ICM
该参数表征IGBT的电流容量。
由于IGBT大多工作在开关状态，因而ICM更具有实际意义，只要不超过额定结温（1500C），IGBT就可以工作在ICM范围内。
8.4.4智能型器件IPM
在IGBT的基础上,到20世纪90年代，具有智能型的功率模块，即IPM发展起来，使弱电和强电达到了完美的结合，推动电子电力进入智能化时代。
IPM内部由PWM控制电路、故障检测和各种保护电路，以及采用带有电流传感器的IGBT芯片组成。
IPM的结构框图如图8-14所示，它是由两个IGBT组成的桥路，集电极和发射极间并有续流二极管。
IGBT为双发射极结构，其中的一个发射极是专为检测电流而设的，流过它的电流为集电极电流的1/1000~1/2000，取样电阻R上的电压作为检测信号，分别引入过电流保护和短路保护环节，从而精确地保护IGBT芯片。
另外由于IPM的模块结构使其内部布线短且合理，线路的杂散电感可忽略，既使对较大的浪涌电压，也能将控
制极电压有效地控制在开启电压以内，避免管子误导通。
8.5现代电力电子技术应用实例分析
8.5.1用功率MOSFET构成的高频电源
8.5.2逆变器
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