2019 第二章电力电子器件ppt课件.ppt

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1、杨淑英合肥工业大学电气与自动化工程学院电力电子技术PowerElectronicTechnology上次课内容回顾PN结的结电容势垒电容（CB）扩散电容（CD）上次课内容回顾功率二极管电导调制效应：当二极管导通，正向电流较大时，空穴穿过PN-结，进入N-区，并在N-区得到积累，使得N-区空穴浓度增加，为了维持其电中性的条件其电子浓度也将增加，从而使其电阻率明显下降。上次课内容回顾静态特性（伏安特性）上次课内容回顾动态特性阻性机制感性机制上次课内容回顾动态特性特征：1）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2）须经过一段短暂的时间才能重新获得反

2、向阻断能力，进入截止状态上次课内容回顾主要参数：正向平均电流IF(AV)正向压降UF反向重复峰值电压URRM最高工作结温TJM浪涌电流IFSM反向恢复时间trr上次课内容回顾主要类型：普通二极管、快恢复二极管、与肖特基二极管肖特基二极管2.4半控型器件—晶闸管晶闸管概述晶闸管的结构与工作原理晶闸管的基本特性晶闸管的主要参数晶闸管的派生器件晶闸管的触发晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器（SiliconControlledRectifier-SCR）按照IEC（国际电工委员会）的定义，晶闸管是指那些具有3个以上的PN结，主电压—电流特

3、性至少在一个象限内具有导通、阻断两个稳定状态，且可在这两个稳定状态之间进行转换的半导体器件。1956年美国贝尔实验室（BellLab）发明了晶闸管1957年美国通用电气（GE）公司开发出第一只晶闸管产品1958年商业化，开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位2.4半控型器件——晶闸管2.4.1晶闸管的结构与工作原理晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型——普通晶闸管。广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件引出阳极(Anode)A、阴极(Ka

4、thode)K和门极(Gate)（控制端）G三个联接端2.4.1晶闸管的结构与工作原理螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构2.4.1晶闸管的结构与工作原理对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器(Radiator)紧密联接且安装方便平板型封装的晶闸管可由两个散热器(Radiator)将其夹在中间晶闸管的外形、结构和电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号2.4.1晶闸管的结构与工作原理如前所述，晶闸管是PNPN四层半导体结构。四个区分别命名为P1、N1、P2、N2。P1区引出A极，N2区引出K极，P2区引出G极。四个区形成三个PN结：J1、J2、

5、J32.4.1晶闸管的结构与工作原理P2N2GKP1N1AJ1J2J3P2N1晶体管回顾2.4.1晶闸管的结构与工作原理开通过程S闭合晶闸管门极注入电流IG流经V2的基极经V2放大后，集电极电流IC2构成了V1的基极电流经V1放大后，进一步增大了V2的基极电流IGIB2IC2IB1IC1正反馈过程2.4.1晶闸管的结构与工作原理假设1=Ic1/Ie1、2=Ic2/Ie2-分别为V1、V2的共基极电流增益2.4.1晶闸管的结构与工作原理晶体管的特性是：在低发射极电流下是很小的，而当发射极电流建立起来之后，迅速增大。阻断状态：IG=0，1+2很小。流过晶

6、闸管的漏电流稍大于两个晶体管漏电流之和开通（门极触发）：2.4.1晶闸管的结构与工作原理即使门极电流被撤除，IG=0，由于1+2≈1，IK=IA仍将很大，内部已形成强烈正反馈，晶闸管处于通态。IK=IA=EA/R晶闸管导通的条件，1+2≥1，此时对应的阳极电流成为“擎住电流”，门极便失去了控制能力。2.4.1晶闸管的结构与工作原理其他几种可能导通的情况（非门极出发机构）：正向转折导通：在IG=0时，提高阳极-阴极之间的正向电压VAK，使反向偏置的J2结发生雪崩倍增效应，电流IA迅速上升，1+2≈1，IA增加到EA/R。热触发：当温度增加，反向饱和电流

7、随之增加，IA、IK增大，直到1+2≈1，晶闸管导通。2.4.1晶闸管的结构与工作原理其他几种可能导通的情况：du/dt导通：各PN结都存在结电容，当外加正向电压VAK的du/dt很高时，各PN结将流过很大的充电电流：i=C·du/dt。P1N1之间充电电流→IA、IK增大P2N2之间充电电流→IB2增大→IA、IK增大→1+2≈1以上导通都不加门极信号→非正常导通，这是必须防止和避免的。要提高器件本身du/dt耐量，减小漏电流，提高耐压，特别是提高高结温下的耐压等。同时在电路中采取保护措施，降低电路上的干扰信号的影响。以防止晶闸管误动作。2.4.1晶闸

8、管的结构与工作原理1）外