电力电子器件

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1、第2章电力电子器件Chapter2:PowerElectronicDevices/PowerSemiconductorDevices8/12/20211第2章电力电子器件2.1电力电子器件概述2.2不可控器件——电力二极管2.3半控型器件——晶闸管2.4典型全控型器件2.5其他新型电力电子器件2.6功率集成电路与集成电力电子模块本章小结8/12/202122.1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8/12/202132.

2、1.1电力电子器件的概念和特征■电力电子器件的概念◆电力电子器件：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。☞主电路(MainPowerCircuit)：在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。☞电力电子器件可分为电真空器件和半导体器件两类，目前往往专指电力半导体器件。8/12/202142.1.1电力电子器件的概念和特征■电力电子器件的特征所能处理电功率的大小，也就是其承受电压和电流的能力，是其最重要的参数，一般都远大于处理信息的电子器件。为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开

3、关状态。由信息电子电路来控制,而且需要驱动电路。自身的功率损耗通常仍远大于信息电子器件，在其工作时一般都需要安装散热器。8/12/202152.1.1电力电子器件的概念和特征电力电子器件的功率损耗8/12/20216通态损耗Von×Io断态损耗Voff×Ileak开关损耗开通损耗Won关断损耗Woff损耗2.1.2应用电力电子器件的系统组成8/12/20217■电力电子器件在实际应用中，一般是由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成一个系统。电气隔离图2-1电力电子器件在实际应用中的系统组成2.1.3电力电子器

4、件的分类■按照能够被控制电路信号所控制的程度8/12/20218晶闸管（Thyristor,SiliconControlledRectifier,SCR）及其大部分派生器件半控型器件器件的关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。全控型器件绝缘栅双极性晶体管（Insulated-GateBipolarTransistor,IGBT）电力场效应晶体管（PowerMOSFET）通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断。不能用控制信号来控制其通断。不可控器件电力二极管（PowerDiode）2.1.3电力电子器件的分类

5、8/12/20219■按照驱动信号的性质◆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。◆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。SCR,GTO,GTR电力MOSFET,IGBT,IGCT,IEGT,MCT■按照驱动信号的波形◆脉冲触发型通过在控制端施加一个电压或电流的脉冲信号来实现器件的开通或者关断的控制。◆电平控制型必须通过持续在控制端和公共端之间施加一定电平的电压或电流信号使器件开通并维持在导通状态或者关断并维持在阻断状态。SCRGTO,GTR,电力MOSFE

6、T,IGBT等2.1.3电力电子器件的分类8/12/202110■按照载流子参与导电的情况◆单极型器件多子(Majority)器件，由一种载流子(carrier)参与导电。◆双极型器件少子(Minority)器件，由电子和空穴两种载流子参与导电。电力MOSFET,Schottky二极管SCR,GTO,GTR◆复合型器件单极型器件和双极型器件集成混合而成，也称混合型器件。IGBT,MCT2.1.4本章内容和学习要点■本章内容◆按照不可控器件、半控型器件、典型全控型器件和其它新型器件的顺序，分别介绍各种电力电子器件的工作原理、基

7、本特性、主要参数以及选择和使用中应注意的一些问题。■学习要点◆最重要的是掌握其基本特性。◆了解电力电子器件的型号命名法，掌握其参数和特性曲线的使用方法。◆了解电力电子器件的半导体物理结构和基本工作原理。◆了解某些主电路中对其它电路元件的特殊要求。8/12/2021112.2不可控器件——电力二极管8/12/202112电力二极管（PowerDiode）自20世纪50年代初期就获得应用，其结构和原理简单，工作可靠，直到现在电力二极管仍然大量应用于许多电气设备当中。SemiconductorRectifier,SR取代汞弧整流器

8、在采用全控型器件的电路中电力二极管往往是不可缺少的，特别是开通和关断速度很快的快恢复二极管和肖特基二极管，具有不可替代的地位。续流，钳位2.2不可控器件——电力二极管2.2.1PN结与电力二极管的工作原理2.2.2电力二极管的基本特性2.2.3电力二极管的主要参数2.2.4电力二极管的主要