2019年第2讲晶闸管ppt课件.ppt

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1、电力电子技术—电力电子器件11.1.1电力电子器件组成的应用系统1.1电力电子器件概述主电路采样驱动电路数字控制器2341.概念电力电子器件（PowerElectronicDevice）是指可以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。2.特征处理电功率的能力小至毫瓦级，大至兆瓦级，一般都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；需要驱动电路；电力电子器件自身的功率损耗通常远大于信息电子器件1.1.2电力电子器件的概念与特征51.1.3电力电子器件的分类受控程度不控型半控型全控型控制方式电压控制型(场控器件or场效应器件)电流控制型61.

2、2不可控器件—电力二极管1.2.1电力二极管的工作原理当PN结外加正向电压（P极加正、N极加负）时，有从P到N的正向电流流过，此时，PN结表现为低阻，电力二极管电压降维持在1V左右，称为正向导通。当PN结加反向电压（P负N正）时，只有极小的反向漏电流流过PN结，此时PN结表现为高阻，称为反向截止。二极管的基本原理：PN结的单向导电性78反向击穿施加的反向电压过大，反向电流将会急剧增大，从而破坏PN结反向为截止的工作状态，这就叫做反向击穿。热击穿当发生发生反向击穿时，如果反向电流未被限制住，使得反向电流和反向电压的乘积超过了PN结所容许的耗散功率，就会因大量的热量散发不出去而导

3、致PN结结温快速上升，直至过热而烧毁，这就是热击穿。91.2.2电力二极管的基本特性与参数1.电力二极管的伏安特性外加电压大于二极管的门槛电压UTO时正向电流开始迅速增加，二极管即开始导通。功率二极管两端的电压UF即为其正向电压降。10当电力二极管承受反向电压时，只有很小的反向漏电流IRR流过，器件处于反向截止状态。当反向电压增大到UB时，PN结内产生雪崩击穿，反向电流急剧增大，这将导致二极管发生击穿损坏。112.电力二极管的开关特性a)正向偏置转换为反向偏置b)零偏置转换为正向偏置12开关特性——因结电容的存在，状态转换有一个过渡过程，此过程中的电压—电流特性是随时间变化的

4、，开关特性即反映通态和断态之间的转换过程开通过程：二极管的正向压降先出现一个过冲UFP，经过一段时间才趋于接近稳态压降的某个值。这一动态过程时间被称为正向恢复时间tfr。**达到稳态导通前管压降较大**正向电流的上升会因器件自身的电感而产生较大压降。电流上升率越大，UFP越高关断过程：须经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力，进入截止状态。在关断之前有较大的反向电流出现，并伴随有明显的反向电压过冲133.电力二极管的主要参数1.正向平均电流IF(AV)额定电流——在指定的管壳温度（简称壳温，用TC表示）和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值（与SCR相同）

5、正向平均电流是按照电流的发热效应来定义的，因此使用时应按有效值相等的原则来选取电流定额，并应留有一定的裕量。142.反向重复峰值电压URRM对功率二极管所能重复施加的反向最高峰值电压通常是其雪崩击穿电压UB的2/3。使用时，往往按照电路中功率二极管可能承受的反向最高峰值电压的两倍来选定。3.正向压降UF指功率二极管在指定温度下，流过稳定的正向额定电流时，器件两端的正向平均电压，（又称管压降）。4.反向漏电流IRR指器件对应于反向重复峰值电压时的反向电流。3.电力二极管的主要参数155.最高工作结温TJM结温是指管芯PN结的平均温度，用TJ表示最高工作结温是指在PN结不致损坏的

6、前提下所能承受的最高平均温度TJM通常在125~175C范围之内6.反向恢复时间trrtrr=td+tf，关断过程中，电流降到0起到恢复反向阻断能力止的时间16①普通二极管普通二极管又称为整流二极管（RectifierDiode）常用于开关频率在1KH以下的整流电路中，其反向恢复时间在5μs以上，额定电流可达数千安培，额定电压达数千伏以上。②快恢复二极管反向恢复时间在5μs以下的称为快恢复二极管（FastRecoveryDiode简称为FRD）。快恢复二极管从性能上可分为快速恢复和超快速恢复二极管。前者反向恢复时间为数百ns以上，后者的反向恢复时间则在100ns以下，多用于

7、高频整流和逆变电路中。③肖特基二极管反向恢复时间为10～40ns，反向耐压在200V以下。多用于高频小功率整流或高频控制电路。结构特殊:金属层+N,不是完整的PN结，利用接触势垒的单向导电作用二极管的几种类型17肖特基二极管的优点**反向恢复时间很短（10~40ns）**正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲**在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于快恢复二极管**其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小，效率高肖特基二极管的弱点：当反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求，因此多用于2