第二章 电力电子器件课件.ppt

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1、电子技术的基础介绍各种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的一些问题简要概述电力电子器件的概念、特点和分类等问题本章主要内容：电力电子器件电力电子电路的基础电子器件：晶体管和集成电路引言电力电子器件第2章1电力电子器件的概述1电力电子器件的概念和特征2应用电力电子器件的系统组成3电力电子器件的分类2电力电子器件的概念和特征电力电子电路的基础——电力电子器件概念:电力电子器件（powerelectronicdevice）——可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主电路（mainpowercircuit）——电气设备或电力系统中

2、，直接承担电能的变换或控制任务的电路广义上分为两类:电真空器件(汞弧整流器、闸流管等电真空器件)半导体器件(采用的主要材料仍然是硅)33.同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征：能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要的参数。电力电子器件一般都工作在开关状态。实用中，电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。为保证不致于因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏，不仅在器件封装上讲究散热设计，在其工作时一般都要安装散热器。电力电子器件的概念和特征4应用电力电子器件的系统组成电力电子系统：由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成控制电路检测电路驱动

3、电路RL主电路V1V2图1-1电力电子器件在实际应用中的系统组成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电气隔离控制电路5电力电子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：半控型器件绝缘栅双极晶体管（Insulated-GateBipolarTransistor——IGBT）电力场效应晶体管（电力MOSFET）门极可关断晶闸管（GTO）不可控器件电力二极管（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。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。晶闸管（Thyrist

4、or）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全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。不能用控制信号来控制其通断,因此也就不需要驱动电路。6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：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：1)电流驱动型1)单极型器件电力电子器件的分类2)电压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)双极型器件3)复合型器件由一种载流子参与导电的器件由电子和空穴两种载流子参与导电的器件由单极型器件和双极型

5、器件集成混合而成的器件7不可控器件—功率二极管2.11一、功率二极管工作原理和静态伏安特性2二、功率二极管的动态特性3三、功率二极管的参数4四、功率二极管的主要类型8PN结与电力二极管的工作原理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两种封装图1-2电力二极管的外形、结构和电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号9状态参数正向导通反向截止反向击穿电流正向大几乎为零反向大电压维持1V反向大反向大阻态低阻态高阻态——PN结的状态10电力二极管的基本特性1.静态特性主要指其伏安

6、特性门槛电压UTO，正向电压降UF。承受反向电压时，只有微小而数值恒定的反向漏电流。11电力二极管的基本特性2.动态特性正向恢复时间tfr延迟时间：td=t1-t0,电流下降时间：tf=t2-t1反向恢复时间：tRR=td+tf12电力二极管的主要参数1.正向平均电流IF2.正向压降UF3.反向重复峰值电压URRM4.最高工作结温TJM5.反向恢复时间tRR6.浪涌电流Isur13电力二极管的主要类型普通二极管（GeneralPurposeDiode）2.快恢复二极管（FastRecoveryDiode——FRD）3.肖特基二极管（SchottkyBarrierDiode——S

7、BD）14半控器件—晶闸管1晶闸管的结构与工作原理2晶闸管的基本特性3晶闸管的主要参数4晶闸管的派生器件2.215晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（SiliconControlledRectifier——SCR）1956年美国贝尔实验室（BellLab）发明了晶闸管1957年美国通用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品1958年商业化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半控器件—晶闸管16晶闸管的结构与工作原理外