电力电子技术-Chapter2器件.ppt

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1、电力电子技术PowerElectronics第2章电力电子器件及应用12345晶闸管可关断晶闸管（GTO）电力晶体管6电力电子器件基础电力电子器件的特点与分类功率二极管功率场效应晶体管7绝缘栅双极型晶体管8910其它新型电力电子器件电力电子器件的发展趋势电力电子器件应用共性问题11总结12第2章电力电子器件及应用1．电力电子器件的特点电力电子器件（PowerElectronicDevice）是指能实现电能的变换或控制的电子器件。和信息系统中的电子器件相比，具有以下特点：1）具有较大的耗散功率与信息系统中的电子器件主要承担信号传输任务不同，电力电子器件处理的功率较大，具有较高的导通电流

2、和阻断电压。由于自身的导通电阻和阻断时的漏电流，电力电子器件要产生较大的耗散功率，往往是电路中主要的发热源。为便于散热，电力电子器件往往具有较大的体积，在使用时一般都要安装散热器，以限制因损耗造成的温升。2）工作在开关状态为了降低工作损耗，电力电子器件往往工作在开关状态。关断时承受一定的电压，但基本无电流流过；导通时流过一定的电流，但器件只有很小的导通压降。目录2.1电力电子器件的特点与分类2.2电力电子器件基础2.3功率二极管2.4晶闸管2.5可关断晶闸管（GTO）2.6电力晶体管2.7功率场效应晶体管2.8绝缘栅双极型晶体管*2.9其它新型电力电子器件2.10电力电子器件的发展趋

3、势2.11电力电子器件应用共性问题小结2.1电力电子器件的特点和分类3）需要专门的驱动电路来控制电力电子器件的工作状态通常由信息电子电路来控制，由于电力电子器件处理的电功率较大，信息电子电路不能直接控制，需要中间电路将控制信号放大，该放大电路就是电力电子器件的驱动电路。4）需要缓冲和保护电路电力电子器件的主要用途是高速开关，与普通电气开关、熔断器和接触器等电气元件相比，其过载能力不强，电力电子器件导通时的电流要严格控制在一定范围内。过电流不仅会使器件特性恶化，还会破坏器件结构，导致器件永久失效。与过电流相比，电力电子器件的过电压能力更弱，为降低器件导通压降，器件的芯片总是做得尽可能薄

4、，仅有少量的裕量，即使是微秒级的过电压脉冲都可能造成器件永久性的损坏。在电力电子器件开关过程中，电压和电流会发生急剧变化，为了增强器件工作的可靠性，通常要采用缓冲电路来抑制电压和电流的变化率，降低器件的电应力；采用保护电路来防止电压和电流超过器件的极限值。2.1电力电子器件的特点和分类目录2.1电力电子器件的特点与分类2.2电力电子器件基础2.3功率二极管2.4晶闸管2.5可关断晶闸管（GTO）2.6电力晶体管2.7功率场效应晶体管2.8绝缘栅双极型晶体管*2.9其它新型电力电子器件2.10电力电子器件的发展趋势2.11电力电子器件应用共性问题小结2.电力电子器件的分类按照电力电子器

5、件能够被控制电路信号所控制的程度，可对电力电子器件进行如下分类：1）不可控器件，它不能用控制信号控制其通断，器件的导通与截止完全由自身在电路中承受的电压和电流来决定。这类器件主要指功率二极管。2）半控型器件，指通过控制信号能控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。这类器件主要是指晶闸管，它由普通晶闸管及其派生器件组成。3）全控型器件，指通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件。这类器件的品种很多，目前常用的有门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、功率场效应管（PowerMOSFET）和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等。2.1电力电子器件的特点和分类目

6、录2.1电力电子器件的特点与分类2.2电力电子器件基础2.3功率二极管2.4晶闸管2.5可关断晶闸管（GTO）2.6电力晶体管2.7功率场效应晶体管2.8绝缘栅双极型晶体管*2.9其它新型电力电子器件2.10电力电子器件的发展趋势2.11电力电子器件应用共性问题小结2.电力电子器件的分类按照驱动信号的不同，又可将可控器件分为电流驱动型和电压驱动型。电流驱动型器件通过从控制极注入和抽出电流来实现器件的通断，其典型代表是GTR。电压驱动型器件通过在控制极上施加正向控制电压实现器件导通，通过撤除控制电压或施加反向控制电压使器件关断；由于电压驱动型器件是通过控制极电压在主电极间建立电场来控制

7、器件导通，故也称场控或场效应器件，其典型代表是PowerMOSFET和IGBT。2.1电力电子器件的特点和分类目录2.1电力电子器件的特点与分类2.2电力电子器件基础2.3功率二极管2.4晶闸管2.5可关断晶闸管（GTO）2.6电力晶体管2.7功率场效应晶体管2.8绝缘栅双极型晶体管*2.9其它新型电力电子器件2.10电力电子器件的发展趋势2.11电力电子器件应用共性问题小结2.电力电子器件的分类根据器件内部带电粒子参与导电的种类不同，电力电子器件又可分为