电力电子器件概述(000003).ppt

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1、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——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及作业1电子技术的基础———电子器件：晶体管和集成电路电力电子电路的基础———电力电子器件第2章电力电子器件本章主要内容：概述电力电子器件的概念、特点和分类等问题。介绍常用电力电子器件的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用中应注意问题。22.1.1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电

2、力电子器件概述31.概念: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。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。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）仍然2.1.1电力电子器件的概念和特征电力电子器件4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信息电子电路来控制（驱动电路）。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

3、安装散热器。2.1.1电力电子器件的概念和特征3.同处理信息的电子器件相比的一般特征：5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。主要损耗通态损耗断态损耗开关损耗关断损耗开通损耗2.1.1电力电子器件的概念和特征电力电子器件的损耗6电力电子系统：由控制电路、驱动电路、检测电路、保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。图2-1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保护电路在主电路和控制电路中附加一些电路，以保证电力电子器件和整个系统正常可靠运行2.1.2应用电力电

4、子器件的系统组成电气隔离控制电路7半控型器件（Thyristor）——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。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。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。2.1.3电力电子器件的分类按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：8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。2.1.3电力电子器件的分类按照驱

5、动电路信号的性质，分为两类：按照载流子参与导电的情况，分为三类：单级型、双极型和复合型9本章内容:介绍各种器件的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用中应注意的一些问题。第9章将集中讲述电力电子器件的驱动、保护和串/并联使用这三个问题。学习要点:最重要的是掌握其基本特性。掌握电力电子器件的型号命名法，以及其参数和特性曲线的使用方法。了解主电路中对其他电路元件有特殊的要求。2.1.4本章学习内容与学习要点102.2.1PN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电力二极管的主要类型2.2不可控器件—

6、电力二极管11PowerDiode结构和原理简单，工作可靠，自20世纪50年代初期就获得应用。快恢复二极管和肖特基二极管，分别在中、高频整流和逆变，以及低压高频整流的场合，具有不可替代的地位。2.2不可控器件—电力二极管·引言整流二极管及模块12知识回顾——杂质半导体在纯净半导体中掺入某些微量杂质，其导电能力将大大增强1.N型半导体在纯净半导体硅或锗中掺入磷、砷等5价元素，由于这类元素的原子最外层有5个价电子，故在构成的共价键结构中，由于存在多余的价电子而产生大量自由电子，这种半导体主要靠自由电子导电，称为电子半导体或N型半导体，其中自由电子为多数载流子

7、，热激发形成的空穴为少数载流子。132.P型半导体在纯净半导体硅或锗中掺入硼、铝等3价元素，由于这类元素的原子最外层只有3个价电子，故在构成的共价键结构中，由于缺少价电子而形成大量空穴，这类掺杂后的半导体其导电作用主要靠空穴运动，称为空穴半导体或P型半导体，其中空穴为多数载流子，热激发形成的自由电子是少数载流子。14PN结PN结的形成P型和N型两种半导体的交界面处将形成一个特殊的薄层→PN结。载流子在电场作用下的定向运动称为漂移运动。在半导体中，载流子因为浓度差从浓度高的区域向浓度低的区域运动，称为扩散运动。15PN结的单向导电性1.外加正向电压（正向偏

8、置）外加电场与内电场方向相反，内电场削弱，扩散运动大大超过漂移运动，形成较大的正