《电力电子器件概述》PPT课件

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1、第二章电力电子器件概述2.6电力场效应晶体管（MOSFET）2.2功率二极管2.3晶闸管2.4可控开关的理想特征2.5双极结型晶体管和达林顿管2.1简介2.7门极可关断晶闸管（GTO）2.8绝缘栅双极晶体管（IGBT）2.9其他功率开关器件2.10可控开关的比较2.11驱动和吸收电路2.12半导体功率器件的选择首页2.1简介第二章电力电子器件概述功率半导体器件的分类功率二极管:导通和关断均由电路潮流决定。晶闸管:当器件在承受正向电压时，由控制信号控制器件的导通，而关断状态由电路潮流决定。可控开关

2、:由控制信号控制器件的导通和关断。不可控型半可控型全控型下页返回下页上页返回第二章电力电子器件概述全控型电力电子器件电力场效应晶体管（MOSFET）双极结型晶体管（BJT）门极可关断晶闸管（GTO）绝缘栅门极换流晶闸管（IGCT）绝缘栅双极晶体管（IGBT）整流二极管及模块下页上页返回2.2功率二极管第二章电力电子器件概述2.2.1功率二极管的基本特性AK+UD-iD当功率二极管承受正向电压时，它的正向导通压降很小，大约在1V左右。当功率二极管承受反向电压时，只有极小的漏电流可通过该器件。反向截

3、止区iDUD(I)URMUF下页上页返回第二章电力电子器件概述iDUD0反向偏置电压超过某一规定值时，反向漏电流迅速增加。正常工作状态下，反向电压不允许达到或超过规定的截止电压。由于关断状态下的漏电流和通态压降都很小，因而，功率二极管的伏安特性可被理想化。AK+UD-iD反向截止区iDUD(I)URMUF下页上页返回第二章电力电子器件概述trrIRMtiDQrr0功率二极管处于导通状态时，因其导通速度很快，故可当作理想开关。反向恢复电流可消除功率二极管的过剩载流子，并在其后能阻断反极性电压。它还

4、会使感应电路产生一个反向过冲电压。功率二极管处于关断状态时，它将在下降到零之前，有一个电流反向恢复时间trr，在此时间内的电流是反方向流动的。下页上页返回第二章电力电子器件概述2.2.2功率二极管的主要参数功率二极管长期运行时，在指定的管壳温度和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。正向平均电流设正弦半波电流的峰值为Im，则额定电流为:正向平均电流IF(AV)1下页上页返回第二章电力电子器件概述额定电流有效值为：某电流波形的有效值与平均值之比为这个电流的波形系数:根据上式求出正弦

5、半波的波形系数为:如额定电流IF(AV)=100A的电流功率二极管，其额定电流有效值IF=KfIF(AV)=157A。注：这里是正弦半波下页上页返回第二章电力电子器件概述有时候，其参数表中也给出在指定的温度下流过某一瞬态正向大电流时功率二极管的最大瞬时正向压降。正向压降越低，通态损耗越小。功率二极管在指定温度下，流过某一指定的稳态正向电流时对应的正向压降。正向压降正向压降UF2下页上页返回第二章电力电子器件概述反向重复峰值电压URRM3功率二极管所能重复施加的反向最高峰值电压，通常是其雪崩击穿电

6、压UB的2/3。反向重复峰值电压具体使用时，往往按照电路中功率二极管可能承受的反向最高峰值电压的两倍来选定此项参数。下页上页返回第二章电力电子器件概述反向电流IRR4功率二极管对应于反向重复峰值电压时的反向电流。反向电流管芯PN结的平均温度，而且是在PN结不至损坏的前提下所能承受的最高平均温度。最高工作结温最高工作结温TJM5TJM通常在125~175℃范围之内。下页上页返回第二章电力电子器件概述在功率二极管从导通到阻断的过程中，二极管会流过一定的负电流。从功率二极管电流下降到零开始，直至在此回

7、到零所需时间。反向恢复时间反向恢复时间trr6下页上页返回第二章电力电子器件概述功率二极管所能承受的最大的连续一个或几个工频周期的过电流。浪涌电流浪涌电流IFSM7该项参数反应了二极管抵抗短路冲击电流的能力。显然，设计器件的保护电路时，保护电路的动作电流应小于该参数。下页上页返回第二章电力电子器件概述2.2.3几种常用的功率二极管肖特基二极管用于正向压降较低(一般是0.3V)的低压输出电路。快恢复二极管用于带有可控开关且反向恢复时间较短的高频电路中。工频二极管用于工频交流电路之中，其通态电压被限

8、定得尽可能低，将产生一个较大的可适用于工频交流电路的反向恢复时间trr。常用晶闸管的结构螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构一、晶闸管的结构结构:分为管芯及散热器两大部分。方式:分为螺栓型与平板型两种。2.3晶闸管2.3.1晶闸管的基本特性螺栓型：散热效果差，用于200Ａ以下容量的元件平板型：散热效果好，用于200Ａ以上的元件a）自冷b）风冷c）水冷内部结构：四层（P-N-P-N）三端（A、K、G）二、晶闸管的工作原理特点：正向阻断反向阻断1、导通条件：正向阳极电压，正向门极电压。关