电力电子技术基础1―器件.ppt

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1、FundamentalsofPowerElectronicsTechnology电力电子技术基础SouthChinaUniversityofTechnology第二部分电力电子器件6电力电子技术基础第二部分电力电子器件——功率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：(1)半控型器件——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断晶闸管（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电力电子技术第二部分电力电子器件——功率器件的分类(2)全控型器件——

2、通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断，又称自关断器件绝缘栅双极晶体管（Insulated-GateBipolarTransistor——IGBT）电力场效应晶体管（PowerMOSFET，简称为电力MOSFET）门极可关断晶闸管（Gate-Turn-OffThyristor—GTO）(3)不可控器件——不能用控制信号来控制其通断，因此也就不需要驱动电路电力二极管（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电力电子技术基础电力电子技术第二部分电力电子器件——功率

3、器件的分类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：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电压驱动型器件实际上是通过加在控制端上的电压在器件的两个主电路端子之间产生可控的电场来改变流过器件的电流大小和通断状态，所以又称为场控器件，或场效应器件电力电子技术基础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双极型器件——由电子和空穴两

4、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电力电子技术第二部分电力电子器件——功率器件的分类电力电子技术基础电力电子技术第二部分电力电子器件——功率器件的分类电力电子技术基础电力电子技术第二部分电力电子器件——功率器件的特性和应用电力电子技术基础电力电子技术第二部分电力电子器件——当前的格局IGBT为主体，第四代产品，制造水平2.5kV/1.8kA，兆瓦以下首选。不断发展，与IGCT等新器件激烈竞争，试图在兆瓦以上取代GTOGTO：兆瓦以上首选，制造水平6kV/6kA光控

5、晶闸管：功率更大场合，8kV/3.5kA，装置最高达300MVA，容量最大电力MOSFET：长足进步，中小功率领域特别是低压，地位牢固电力电子技术基础1.1功率二极管电力电子技术第二部分电力电子器件——功率二极管PowerDiode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基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一样以半导体PN结为基础由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的从外形上看，主要有螺栓型和平板型以及模块封装AKAK电力电子技术基础电力电子技术第二部分电力电子器件——电力二

6、极管与普通二极管的区别造成电力二极管和信息电子电路中的普通二极管区别的一些因素：正向导通时要流过很大的电流，其电流密度较大，因而额外载流子的注入水平较高，电导调制效应不能忽略引线和焊接电阻的压降等都有明显的影响承受的电流变化率di/dt较大，因而其引线和器件自身的电感效应也会有较大影响为了提高反向耐压，其掺杂浓度低也造成正向压降较大电力电子技术基础电力电子技术第二部分电力电子器件——PD等效模型势垒电容只在外加电压变化时才起作用，外加电压频率越高，势垒电容作用越明显。势垒电容的大小与PN结截面积成正比，与阻

7、挡层厚度成反比。扩散电容仅在正向偏置时起作用。在正向偏置时，当正向电压较低时，势垒电容为主；正向电压较高时，扩散电容为结电容主要成分电力电子技术基础电力电子技术第一部分绪论——静态特性uDiDmAA~m反向阻断雪崩击穿0.5~1.2V主要指其伏安特性当电力二极管承受的正向电压大到一定值（门槛电压UTO），正向电流才开始明显增加，处于稳定导通状态。与正向电流IF对应的电力二极管两端的电压UF即为其正向电压降。当电力二极管承受反向电压时，只有少子引起的微小而数值恒定的反向漏电流。电力电子技术基础电力电子技术第二

8、部分电力电子器件——动态特性开通过程：势垒电容体电感正向恢复时间动态特性——因结电容的存在，三种状态之间的转换必然有一个过渡过程，此过程中的电压—电流特性是随时间变化的电力电子技术基础电力电子技术第二部分电力电子器件——动态特性电力电子技术基础关断过程：由UR、线路电感、体电感决定反向充电建立势垒开始承受反压，抽流过程减弱，直至恢复反向阻断能力PN结两侧储存的大量空穴在反压的作用下被抽出器件，而形成反相电流，达到