1晶闸管的特性测试模型
1．1特性测试模型的建立
设置交流电源电压峰值为100V，电阻值为1Ω，脉冲发生器周期为0．02ms，设计晶闸管特性测试模型如图1所示。
1．2结果分析
调整晶闸管各项参数，运行图1所示程序，得到图2所示的运行结果。图中第1个波形是交流电压源产生的电压，可以看到它是一个正弦交流电压。第2个波形是脉冲发生器产生的脉冲，可以看出当交流电压源给电路提供正向交流电压时(即晶闸管上加正向电压时)，脉冲发生器给电路一个正向脉冲。第3个波形是通过晶闸管的电流波形，可以看出，当交流电压源给电路提供正向交流电压时(即晶闸管上加正向电压时，脉冲发生器产生正向脉冲)，通过晶闸管的电流等于电路中的电流，说明此时晶闸管处于导通状态;当电压源反向时(即晶闸管上加反向电压时，脉冲发生器停止产生脉冲)，流过晶闸管的电流为零，说明此时晶闸管不导通，电路中没有电流流过。第4个波形是负载电阻Ｒ两端的电压，可以看出当交流电压源给电路提供正向交流电压时(即晶闸管上加正向电压，脉冲发生器还没有产生脉冲时)，负载Ｒ两端电压等于交流电压源的电压(因为负载电阻阻值为1Ω)，说明此时晶闸管处于截止状态;当交流电压源给电路提供正向交流电压时，负载Ｒ两端的电压为0，说明此时晶闸管导通;当交流电压源由正变负(即二极管上加反向电压时，脉冲发生器停止产生脉冲)，负载Ｒ两端的电压等于交流电压源的电压，说明此时晶闸管处于截止状态。第5个波形是晶闸管两端电压波形，在交流电压源供给电路正向电压时(脉冲发生器还没有产生脉冲)，二极管两端电压为0;相应第3条波形中此时晶闸管两端的电压也为0，说明此时晶闸管不导通;当脉冲发生器产生脉冲时(即晶闸管上加正向电压，脉冲发生器产生脉冲)，晶闸管两端的电压等于交流电压源的电压，当电压源反向时(即晶闸管上加反向电压时，脉冲发生器停止产生脉冲)，晶闸管两端的电压为零，说明此时晶闸管导通电路中有电流流过，晶闸管处于导通状态。测试结果表明，晶闸管导通条件为:一是阳极、阴极间必须加正向电压;二是门极、阴极间必须加上适当的正向门极电压。晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，故晶闸管为半控型器件。欲使晶闸管关断，必须使阳极电流减少到一定电流数值以下，这只有通过使阳极电压减少到零或反向的方法来实现。
2GTO的特性测试模型
GTO(Gate－Turn－OffThyristor)是门极可关断晶闸管的简称，它是晶闸管的一个衍生器件。但可以通过门极施加负的脉冲电流使其关断，属于全控型器件。
2．1特性测试模型的建立
设置直流电源电压值为90V，电阻值为1Ω，脉冲发生器周期为T=0．02ms，调整GTO各项参数，设计的GTO特性测试模型如图3所示。
2．2结果分析
运行图3所示程序，得到图4所示的运行结果，图4中第1个波形是脉冲发生器产生的脉冲，从图中可以看到它是间断性的供给电路脉冲。第2个波形是GTO两端的电压，可以看出当脉冲发生器产生脉冲时(即GTO上有电压，GTO上有脉冲)，GTO两端有电压，说明此时GTO处于导通状态;当脉冲发生器产生的脉冲消失时(即GTO上没有脉冲)，GTO两端的电压等于0，说明此时GTO处于截止状态。第3个波形是负载电阻Ｒ两端的电压，可以看出当直流电压源给电路提供电压，脉冲发生器产生脉冲时(即GTO上加正向电压，GTO上有脉冲)，负载Ｒ两端电压等于GTO两端的电压(因为负载电阻阻值为1Ω)，说明此时GTO处于导通状态;当脉冲发生器停止产生脉冲时(即晶闸管上加正向电压，GTO上没有脉冲)，负载Ｒ两端的电压等于0，说明此时GTO处于截止状态。第4个波形是流过GTO的电流，在直流电压源供给电路电压时，流过GTO的电流为0，相应第3个波形中此时负载两端电压等于电源电压，说明此时GTO导通，并且导通压降近似为0;当脉冲发生器停止产生电压时(即GTO上没有脉冲)，此时有流过GTO的电流，相应第3个波形中负载两端电压为零，说明此时GTO不导通。以上分析说明:门极可关断晶闸管GTO具有普通晶闸管的全部功能，且具有自关断能力。GTO既可以用门极正向触发信号使其触发导通，又可向门极加负向触发电压使其关断。
3P－MOSFET特性模型
金属－氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管(Metal－Oxide－SemiconductorField－EffectTransistor，MOSFET)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field－effecttransistor)。MOSFET依照其“通道”(工作载流子)的极性不同，可分为“N型”与“P型”两种，通常又称为N－MOSFET与P－MOSFET。
3．1特性测试模型的建立
设置直流电源电压为90V，电阻为1Ω，脉冲发生器周期为0．02ms，MOSFET测试模型如图5所示。
3．2结果分析
运行图5所示的源程序得出图6所示的波形图，图中第1个波形是脉冲发生器产生的脉冲，从图中可以看到脉冲发生器在间断性的产生脉冲。第2个波形是负载电阻Ｒ两端的电压，可以看出脉冲发生器给电路提供脉冲时(即P－MOSFET上加脉冲时)，负载Ｒ两端有与脉冲同周期的电压(因为负载电阻阻值为1Ω)，说明此时P－MOSFET处于导通状态;当脉冲发生器停止产生脉冲时(即MOSFET上没有加脉冲时)，负载Ｒ两端的电压等于0，说明此时P－MOSFET处于截止状态。第3个波形是通过P－MOSFET的电流波形，从图中可看出:当脉冲发生器产生脉冲时(即MOS-FET上有脉冲时)，通过P－MOSFET的电流等于电路中的电流，说明此时二极P－MOSFET处于导通状态;当脉冲发生器没有脉冲时(即P－MOSFET上没有脉冲时)，流过P－MOSFET的电流为零，说明此时P－MOSFET不导通电路中没有电流流过。第4个波形是P－MOSFET两端电压波形，在脉冲发生器给电路脉冲时，P－MOSFET两端电压为0，相应第2个波形中此时负载两端有电压，说明此时P－MOSFET导通;当脉冲发生器产生的脉冲由有变没(即MOSFET上没有脉冲)，P－MOSFET两端的电压近似等于负载Ｒ导通时的电压，说明此时P－MOSFET不导通。
4结束语
电力电子技术的应用领域相当广泛，几乎遍及所有电气工程领域，它研究各种电力电子器件，以及由这些电力电子器件所构成的各种变流电路和变流装置，以完成对电能的变换和控制。该文用M医学期刊征稿atlab软件设计电力电子器件特性测试模型，把抽象的器件形象化，帮助初学者理解电力电子器件的特性，为设计变流电路和变流装置奠定基础。
作者：刘春雅 单位：陕西国防工业职业技术学院
