电力电子器件 功率二极管

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1、第一章电力半导体器件1.0电力电子器件概述1.1功率二极管1.2晶闸管1.3可关断晶闸管(GTO)、电力晶闸管(GTR)1.4功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管1.5电力电子器件散热、串并联及缓冲保护1.0电力电子器件概述1.0.1电力电子器件——概念、分类、特征、损耗1.0.2应用电力电子器件的系统组成1.0.3电力电子器件的分类1.0.1电力电子器件——概念、分类、特征、损耗1）概念:主电路（MainPowerCircuit）—电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。功率变换器即为通常所说的电力电子电路（也称

2、主电路），它由电力电子器件构成。电力电子器件（PowerElectronicDevice）—可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。图1-1电力电子装置示意图1.0.1电力电子器件——概念、分类、特征、损耗2）分类:电真空器件(汞弧整流器、闸流管)半导体器件(采用的主要材料硅）目前，除了在大功率高频微波电路中仍使用真空管（电真空器件）外，其余的电力电子电路均由功率半导体器件组成3）同处理信息的电子器件相比的一般特征：能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件。电力电子器件一般都工作在开关状态。电力电子器件往往需要由

3、信息电子电路来控制。电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。主要损耗1.0.1电力电子器件——概念、分类、特征、损耗通态损耗断态损耗开关损耗开通损耗关断损耗通态损耗是器件功率损耗的主要成因。器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损耗的主要因素。控制极损耗1.0.2应用电力电子器件的系统组成图电力电子器件在实际应用中的系统组成电力电子电路电力电子电路—电力电子系统由控制电路、驱动电路、保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成控制电路检测电路驱动电路RL主电路V1V2保护电路在主电路和控制电路中附加一些

4、电路，以保证电力电子器件和整个系统正常可靠运行电气隔离导通主电路中电力电子器件关断检测电路、驱动电路以外的电路控制电路由信息电路组成控制电路主电路电力电子系统检测电路检测主电路或应用现场信号通过驱动电路控制四川工程职业技术学院主电路驱动电路检测电路控制电路控制信号电气隔离电气隔离电气隔离电气隔离电气隔离保护电路保证电力电子器件和整个电力电子系统正常可靠运行图电力电子器件在实际应用中的系统组成控制电路检测电路驱动电路RL主电路V1V2主电路端子之间信号导通关断电力电子器件控制端主电流端子（公共端）——驱动电路和主电路，是主电路电流流出

5、电力电子器件的端子控制电路检测电路驱动电路RL主电路V1V2保护电路电力半导体器件是构成电力电子设备的核心，电力电子技术的基础。作为开关元件的要求：开关速度快、承受电流/电压能力大，工作损耗小。理想：截止时—能承受高电压且漏电流要小；导通时—能流过大电流和很低的管压降；在开关转换时，具有短的开、关时间；通态损耗、断态损耗和开关损耗均要小。同时能承受高的di/dt和du/dt上升率，以及具有全控功能。1.0.3电力电子器件的分类1.按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度分为以下三类半控型器件（Thyristor）——通过控制信

6、号可以控制其导通而不能控制其关断。普通晶闸管SCR全控型器件（IGBT,MOSFET)——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。GTO、BJT、功率MOSFET、IGBT等不可控器件(PowerDiode)——不能用控制信号来控制其通断,因此也就不需要驱动电路。二极管VD2.按照门极(栅极)驱动电路信号的性质，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。该类器件驱动功率大，驱动电路复杂，工作频率低。如SCR、GTO、GTR、BJT电压驱动型——仅通过在控制端和公共端之间施加一定的

7、电压信号就可实现导通或者关断的控制。该类器件驱动功率小，驱动电路简单可靠，工作频率高。如IGBT、P-MOSFET3.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：单极型器件由一种载流子参与导电的器件，如功率MOSFET双极型器件由电子和空穴两种载流子参与导电的器件，如二极管、SCR、GTO、BJT复合型器件单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件，如IGBT，是电力电子器件发展方向。另外，电力电子器件中：电压，电流额定值从高往低的器件是SCR、GTO、IGBT、BJT和功率MOSFET。工作频率从高往低的器件是功率MOS

8、FET、IGBT、BJT、GTO和SCR。1.1功率二极管1.1.1PN结与功率二极管的工作原理1.1.2功率二极管的基本特性1.1.3功率二极管的主要参数1.1.4功率二极管的型号及选择原则1.1.5功率二极管的主要类型功率二极管(