1.1电力电子器件的基本模型1.2电力二极管

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1、厦门职业技能学院教案纸课程名称电力电子技术教师王雪瑶章节内容第1章电力电子器件1、1电力电子器件的基本模型1、2电力二极管审批意见授课班级授课日期授课时数2授课方法讲授、提问仪器教具挂图教学目的要求理解电力电子器件的基本模型。掌握电力电子器件的基本模型与特性及分类。理解PN结及电力二极管的工作原理。掌握电力二极管的基本特性、主要参数及类型教学重点和难点重点：电力电子器件的分类与特性。PN结及电力二极管的工作原理。难点：电力电子器件的基本模型与特性。电力二极管的基本特性课堂练习题实例说明电力电子器件的特征。说明电力二极管与普通二极管的区别。作业布置补充题：画出电力电子器件

2、分类树图。简述电力二极管的主要参数第10页厦门职业技能学院教案纸教学内容、方法和过程附记※复习提问w1、电力电子的定义是什么？w2、简要说明电力电子的发展史及地位？☆授新课1、1电力电子器件的基本模型一、基本模型A、B为主电极K为控制极二、基本模型的特性1）电力电子器件一般工作在开关状态，往往用理想开关模型来代替。2）电力电子器件的开关状态往往需要由外电路来控制。---驱动电路3）在工作中器件的功率损耗很大。---装散热器通态损耗：器件导通时有通态压降形成的损耗。断态损耗：器件阻断时有漏电流流过形成的损耗。开关损耗：器件在开通和关断的转换过程中形成的损耗。导通时--接近

3、于短路阻断时--接近于开路第10页厦门职业技能学院教案纸教学内容、方法和过程附记三、电力电子器件的分类w按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，分为以下三类：1)不可控器件—-器件本身不能用控制信号来控制其通断，因此也就不需要驱动电路电力二极管只有两个端子，器件的通和断是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。2)半控型器件——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断晶闸管及其大部分派生器件；器件的关断由其在主电路中承受的电压和电流决定。3)全控型器件——通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件绝缘栅双极型晶体管（IGBT）功率场效应晶体管（简称为电力M

4、OSFET）门极可关断晶闸管（GTO）w按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的性质，分为两类：1)电流驱动型——通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者关断的控制。2)电压驱动型——仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。电压驱动型器件实际上是通过加在控制端上的电压在器件的两个主电路端子之间产生可控的电场来改变流过器件的电流大小和通断状态，所以又称为场控器件，或场效应器件。第10页厦门职业技能学院教案纸教学内容、方法和过程附记w按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分为三类：1)单极型器件——由一种载流子参与导电的器件。2

5、)双极型器件——由电子和空穴两种载流子参与导电的器件。3)复合型器件—由单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件。图2电力电子器件分类树小结：1、电力电子器件的模型与特征。2、电力电子器件的分类。第10页厦门职业技能学院教案纸教学内容、方法和过程附记1、2电力二极管一、电力二极管的工作原理1、结构PN结的形成1）N型半导体和P型半导体结合后构成PN结。*空间电荷:交界处电子和空穴的浓度差别，造成了各区的多子向另一区的扩散运动，在界面两侧分别留下了带正、负电荷但不能任意移动的杂质离子。这些不能移动的正、负电荷称为空间电荷。*内电场:空间电荷建立的电场,也称自建电场，其方向

6、是阻止扩散运动的，另一方面又吸引对方区内的少子（对本区而言则为多子）向本区运动，即漂移运动。*空间电荷区:扩散运动和漂移运动最终达到动态平衡，正、负空间电荷量扩散运动和漂移运动最终达到动态平衡，正、负空间电荷量达到稳定值，形成了一个稳定的由空间电荷构成的范围，被称为空间电荷区，按所强调的角度不同也被称为耗尽层、阻挡层或势垒区。2）外形上看，主要有螺栓型和平板型两种封装，当然还有其他形式的封装。3）电气图形符号由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的，第10页厦门职业技能学院教案纸教学内容、方法和过程附记2、二极管PN结的单向导电性1）正向导通状态：PN结呈低阻状态

7、2）PN结的反向截止状态：PN结呈高阻状态3）PN结的反向击穿状态3、PN结的电容效应------结电容PN结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应，称为结电容CJ，又称为微分电容。结电容按其产生机制和作用的差别分为势垒电容CB和扩散电容CD。势垒电容只在外加电压变化时才起作用，外加电压频率越高，势垒电容作用越明显。势垒电容的大小与PN结截面积成正比，与阻挡层厚度成反比。扩散电容仅在正向偏置时起作用。在正向偏置时，当正向电压较低时，势垒电容为主；正向电压较高时，扩散电容为结电容主要成分。结电容影响PN结的工作频率，特别是在高速开关的状态下