【7A文】电力电子器件及应用.ppt

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1、1第一章电力电子器件及应用电力电子技术■21.1电力电子器件概述一、电力电子器件的分类按照器件的控制能力分为以下三类：半控型器件：晶闸管（ThyristororSCR）及其大部分派生器件其特征是：控制极只能控制器件导通，不能控制关断。全控型器件：IGBT、MOSFET、GTO、GTR其特征是：控制极可以控制器件导通和关断。不可控器件：二极管(PowerDiode)■31.1电力电子器件概述按照器件控制信号特征分为两类：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，如SCR、GTR、GTO电压驱动型——仅通过在控

2、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，其本质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，如IGBT、MOSFET■41.1电力电子器件概述按照器件内部载流子参与导电的情况分为三类：单极型器件——由一种载流子参与导电的器件，如MOSFET双极型器件——由电子和空穴两种载流子参与导电的器件，如SCR、GTR、GTO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，如IGBT■51.1电力电子器件概述二、电力电子器件的

3、一般工作特征：（1）电力电子器件一般都工作在开关状态；（2）电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制－－驱动电路、控制电路；（3）工作时由于通态损耗、开关损耗等引起发热，在其工作时一般都要考虑散热设计或安装散热器。■61.1电力电子器件概述三、本章重点（１）电力电子器件功率二极管（快恢复管、肖特基管）晶闸管（SCR）电力晶体管（GTR）功率场效应晶体管（P-MOSFET）绝缘栅双极型复合晶体管（IGBT）（２）电力电子器件的应用技术典型器件的驱动特点及要求缓冲电路的结构与设计方法■71.1电力电子器件概述器件知识重点：了解器件静态特

4、性、动态特性，掌握器件开关控制的基本方法，建立静态损耗、动态损耗、器件安全工作区的概念，初步掌握器件的应用选择器件应用技术重点：理解设置驱动电路的原因、常用驱动电路技术；设置缓冲吸收电路的原因、缓冲吸收电路基本结构、应用设计方法。■81.2功率二极管1.2.1功率二极管的主要类型1.2.2功率二极管的基本特性1.2.3功率二极管的主要参数■91.2.1功率二极管的主要类型1.普通二极管（GeneralPurposeDiode）又称整流二极管（RectifierDiode）多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中其反向恢复时间较

5、长，一般在5s以上，这在开关频率不高时并不重要正向电流定额和反向电压定额可以达到很高，分别可达数千安和数千伏以上■101.2.1功率二极管的主要类型2.快速恢复二极管（FastRecoveryDiode—FRD）从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100ns以下，甚至达到20~30ns。分为PN结型结构和PIN结构两种。采用外延型PIN结构的的快速恢复外延二极管（FastRecoveryEpitaxialDiodes—FRED），其反向恢复时间比较短（可低于50ns），正向压降也很

6、低（0.9V左右），但其反向耐压多在1200V以下。■111.2.1功率二极管的主要类型3.肖特基二极管以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖特基势垒二极管（SchottkyBarrierDiode——SBD），简称为肖特基二极管20世纪80年代以来，由于工艺的发展得以在电力电子电路中广泛应用■肖特基功率二极管结构图121.2.1功率二极管的主要类型肖特基二极管的优点反向恢复时间很短（10~40ns）正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小（一般0.5V左右），明显低于快速恢复二极管（一般

7、1V左右）其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小，效率高肖特基二极管的弱点当反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求，因此多用于200V以下反向漏电流较大且对温度敏感，因此反向稳态损耗不能忽略，而且必须更严格地限制其工作温度■131.2.1功率二极管的主要类型功率二极管封装结构从外形上看，主要有螺栓型和平板型两种封装电力二极管的外形、结构和电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号■141.2.2功率二极管的基本特性1.静态伏安特性具有单向导电性正偏时：二极管导通，通态压降1V左右。通态损耗：（表现形式为发热）反偏时：在

8、达到击穿电压前，仅有很小的反向漏电流流过。在达到击穿电压后，反向电流急剧增加。■151.2.2功率二极管的基本特性功率二极管的静态伏安特性■161.2.2功率二极管的基本特性2.功率二极管的动态特性因结电容的存在，开与关状态之间的转换