电力电子器件22电力二极管

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1、2.1电力电子器件概述2.1.1电力电子器件的概念和特征2.1.2应用电力电子器件的系统组成2.1.3电力电子器件的分类2.1.4本章内容和学习要点2.1.1电力电子器件的概念与特征电力电子电路的基础——电力电子器件概念: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电力电子器件（powerelectronicdevice）——可直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件广义上分为两类:电真空器件(汞弧整流器、闸流管等电真空器件)半导体器件(

2、采用的主要材料仍然是硅)3.同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征：由于多用于高电压、大电流工作场合，能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，成为最重要的参数。因为处理的电功率较大，为减小本身的损耗，提高效率，电力电子器件一般都工作在开关状态。导通时：器件阻抗很小，接近于短路，管压降几乎为0，电流由外电路决定关断时：器件阻抗很大，接近于断路，电流几乎为0，管子两端的电压由外电路决定。(3)实际应用中，电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制.但电力电子器件所处理的电功率较大,一般的信息电子电路不能直

3、接控制电力电子器件的导通或关断,需要一定的中间电路对这些信号进行适当的放大,这部分电路就是驱动电路(4)电力电子器件的功率损耗通常远大于信息电子器件，为保证不致于因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏，不仅在器件封装上讲究散热设计，在其工作时一般都要安装散热器。SF风冷式散热器SZSL螺旋式散热器SS水冷式散热器散热器外形尺寸主要损耗通态损耗：导通时器件上有一定的通态压降断态损耗：阻断时器件上有微小的断态漏电流流过开关损耗：开通损耗：在器件开通的转换过程中产生的损耗关断损耗:在器件关断的转换过程中产生的损耗对某些

4、器件来讲，驱动电路向其注入的功率也是造成器件发热的原因之一通常电力电子器件的断态漏电流极小，因而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，开关损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素2.1.2应用电力电子器件的系统组成电力电子系统：由控制电路、驱动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电力电子器件在实际应用中的系统组成控制电路按系统的工作要求形成控制信号，通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的通或断，来完成整个系统的功能。有的电力电子系统中，还需要有检测

5、电路。广义上往往其和驱动电路等主电路之外的电路都归为控制电路，从而粗略地说电力电子系统是由主电路和控制电路组成的。主电路中的电压和电流一般都较大，而控制电路的元器件只能承受较小的电压和电流，因此在主电路和控制电路连接的路径上，如驱动电路与主电路的连接处，或者驱动电路与控制信号的连接处，以及主电路与检测电路的连接处，一般需要进行电气隔离，通过其它手段如光、磁等来传递信号由于主电路中往往有电压和电流的过冲，而电力电子器件一般比主电路中普通的元器件要昂贵，但承受过电压和过电流的能力却要差一些，因此，在主电路和控制电路中

6、附加一些保护电路，以保证电力电子器件和整个电力电子系统正常可靠运行，也往往是非常必要的。器件一般有三个端子（或称极或管脚），其中两个联结在主电路中，而第三端被称为控制端（或控制极）。器件通断是通过在其控制端和一个主电路端子之间加一定的信号来控制的，这个主电路端子是驱动电路和主电路的公共端，一般是主电路电流流出器件的端子。2.1.3电力电子器件的分类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：半控型器件晶闸管（Thyristor）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通过控制信号可

7、以控制其导通而不能控制其关断。全控型器件绝缘栅双极晶体管（Insulated-GateBipolarTransistor——IGBT）电力场效应晶体管（电力MOSFET）门极可关断晶闸管（GTO）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。不可控器件电力二极管（PowerDiode）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。不能用控制信号来控制其通断,因此也就不需要驱动电路。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

8、流来实现导通或者关断的控制电压驱动型: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)双极型器件:由电子和空穴两种载流子参与导电的器件复合型器件:由单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件有锗管、硅管等等按照器件制造材料情况分为两类：从使用角度出发，