电力电子器件培训.ppt

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1、Copyright2016.10C常用电力电子器件简介目录二、三极管.三、可控硅.一、二极管.四、IGBT.五、电容器.六、电感器.一、二极管自然界的物质、材料按导电能力大小可分为导体、半导体和绝缘体三大类。半导体的电阻率在1mΩ·cm～1GΩ·cm范围。在一般情况下，半导体电导率随温度的升高而升高，这与金属导体恰好相反。各种外界因素如光、热、磁、电等作用于半导体而引起的物理效应和现象，称为半导体材料的半导体性质。半导体的基本知识一、二极管半导体材料可按化学组成来分，再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体

2、单独列为一类。按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。工业上应用最多的是硅、锗、碳化硅、砷化镓等。用于制作各种晶体管、整流器、集成电路、太阳能电池等方面。半导体的基本知识一、二极管1、本征半导体没有杂质和缺陷的半导体单晶，叫做本征半导体。2、本征激发当温度升高时，电子吸收能量摆脱共价键而形成一对电子和空穴的过程，称为本征激发。半导体的基本知识一、二极管杂质半导体在本征半导体中掺入微量的杂质， 就会使半导体的导电性能发生显著的变化。因掺入杂质不同，杂

3、质半导体可分为空穴（P）型半导体和电子（N）型半导体两大类。半导体的基本知识一、二极管1、P型半导体在本征半导体中掺入少量的三价元素杂质就形成P型半导体，P型半导体的多数载流子是空穴，少数载流子是电子。半导体的基本知识一、二极管2、N型半导体在本征半导体中掺入少量的五价元素杂质就形成N型半导体。N型半导体的多数载流子是电子，少数载流子是空穴。半导体的基本知识一、二极管在P型半导体和N型半导体结合后，在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差，电子和空穴带有相反的电荷，它们在扩散过程中要产生复合（中和），结果使P

4、区和N区中原来的电中性被破坏。 P区失去空穴留下带负电的离子，N区失去电子留下带正电的离子， 这些离子因物质结构的关系，它们不能移动，因此称为空间电荷，它们集中在P区和N区的交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是所谓的PN结。半导体的基本知识一、二极管PN结中存在着两种载流子的运动。一种是多子克服电场的阻力的扩散运动；另一种是少子在内电场的作用下产生的漂移运动。因此，只有当扩散运动与漂移运动达到动态平衡时，空间电荷区的宽度和内建电场才能相对稳定。 由于两种运动产生的电流方向相反，因而在无外电场或其他因

5、素激励时，PN结中无宏观电流。半导体的基本知识一、二极管半导体的基本知识PN结在外加电压的作用下，平衡将被打破，并显示出其单向导电的特性。一、二极管1、外加正向电压当PN结外加正向电压时，外电场与内电场的方向相反，内电场变弱，结果使空间电荷区（PN结）变窄。同时空间电荷区中载流子的浓度增加，电阻变小。半导体的基本知识一、二极管2、外加反向电压当PN结外加反向电压时，外电场与内电场的方向相同，内电场变强，结果使空间电荷区（PN结）变宽, 同时空间电荷区中载流子的浓度减小，电阻变大。半导体的基本知识一、二极管半导

6、体二极管一、二极管一、半导体二极管的结构半导体二极管一、二极管一、二极管一、二极管半导体二极管一、二极管半导体二极管一、二极管半导体二极管一、二极管半导体二极管一、二极管半导体二极管一、二极管半导体二极管一、二极管半导体二极管二、三极管BJT是通过一定的工艺，将两个PN结结合在一起的器件，由于PN结之间的相互影响，使BJT表现出不同于单个PN结的特性而具有电流放大，从而使PN结的应用发生了质的飞跃。半导体三极管（BJT）二、三极管按照频率分，有高频管、低频管；按照功率分，有小、中、大功率管；按照半导体材料分，

7、有硅管、锗管；根据结构不同，又可分成NPN型和PNP型等等。但从它们的外形来看，BJT都有三个电极。半导体三极管二、三极管BJT内部载流子的传输过程BJT工作于放大状态的基本条件：发射结正偏、集电结反偏。半导体三极管二、三极管电子在基区中的扩散与复合由发射区来的电子注入基区后， 就在基区靠近发射结的边界积累起来， 右基区中形成了一定的浓度梯度，靠近发射结附近浓度最高，离发射结越远浓度越小。因此， 电子就要向集电结的方向扩散，在扩散过程中又会与基区中的空穴复合，同时接在基区的电源VEE的正端则不断从基区拉走电子

8、， 好像不断供给基区空穴。电子复合的数目与电源从基区拉走的电子数目相等， 使基区的空穴浓度基本维持不变。这样就形成了基极电流IB， 所以基极电流就是电子在基区与空穴复合的电流。也就是说，注人基区的电子有一部分未到达集电结，如复合越多，则到达集电结的电子越少，对放大是不利的。所以为了减小复合，常把基区做得很薄(几微米)，并使基区掺入杂质的浓度很低，因而电子在扩散过程中实际上与空穴复合的数量很少，大部分