电力电子第二章讲解.ppt

2.1 电力电子器件概述 2.2 不可控器件——电力二极管 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 ;■模拟和数字电子电路的基础 ——晶体管和集成电路等电子器件 电力电子电路的基础 ——电力电子器件 ■本章主要内容： ◆对电力电子器件的概念、特点和分类等问题作了简要概述 。 ◆分别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。 ;2.1 电力电子器件概述 ;2.1.1 电力电子器件的概念和特征;■电力电子器件的特征 ◆所能处理电功率的大小，也就是其承受电压和电流的能力，是其最重要的参数，一般都远大于处理信息的电子器件。 ◆为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开关状态。 ◆由信息电子电路来控制 ,而且需要驱动电路。 ◆自身的功率损耗通常仍远大于信息电子器件，在其工作时一般都需要安装散热器。;;图2-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成;2.1.3 电力电子器件的分类;■按照驱动信号的性质 ◆电流驱动型 ◆电压驱动型 ■按照驱动信号的波形（电力二极管除外 ） ◆脉冲触发型 ◆电平控制型 ;■按照载流子参与导电的情况 ◆单极型器件 ◆双极型器件 ◆复合型器件 ;2.2 不可控器件——电力二极管;■电力二极管（Power Diode）自20世纪50年代初期就获得应用，但其结构和原理简单，工作可靠，直到现在电力二极管仍然大量应用于许多电气设备当中。 ■在采用全控型器件的电路中电力二极管往往是不可缺少 的，特别是开通和关断速度很快的快恢复二极管和肖特基 二极管，具有不可替代的地位。;2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理;■二极管的基本原理——PN结;■PN结的电容效应 ◆称为结电容CJ，又称为微分电容 ◆按其产生机制和作用的差别分为势垒电容CB和扩散电容CD ?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。在正向偏置时，当正向电压较低时，势垒电容为主。 ?扩散电容仅在正向偏置时起作用。正向电压较高时，扩散电容为结电容主要成分。 ◆结电容影响PN结的工作频率，特别是在高速开关的状态下，可能使其单向导电性变差，甚至不能工作。;■静态特性 ;a);2.2.3 电力二极管的主要参数;■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。 ■反向恢复时间trr ■浪涌电流IFSM ◆指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频周期的过电流。;■按照正向压降、反向耐压、反向漏电流等性 能，特别是反向恢复特性的不同，介绍几种常用 的电力二极管。 ◆普通二极管（General Purpose Diode） ?又称整流二极管（Rectifier Diode），多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中。 ?其反向恢复时间较长，一般在5?s以上 。 ?其正向电流定额和反向电压定额可以达到很高。;◆快恢复二极管（Fast Recovery Diode——FRD） ?恢复过程很短，特别是反向恢复过程很短（一 般在5?s以下） 。 ?快恢复外延二极管 （Fast Recovery Epitaxial Diodes——FRED） ，采用外延型P-i-N结构 ，其 反向恢复时间更短（可低于50ns），正向压降也很 低（0.9V左右）。 ?从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等 级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则 在100ns以下，甚至达到20~30ns。;◆肖特基二极管（Schottky Barrier Diode——SBD） ?属于多子器件 ?优点在于：反向恢复时间很短（10~40ns）， 开关损耗和正