2第二章器件—1晶闸管.PPT

2.1.1 电力电子器件的概念和特征 1.电力电子器件的概念 电力电子器件（Power Electronic Device）是指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。 广义上电力电子器件可分为电真空器件和半导体器件两类，目前往往专指电力半导体器件。 2.电力电子器件的特征 1）所能处理电功率的大小，一般都远大于处理信息的电子器件。 2）为了减小本身的损耗，提高效率，一般都工作在开关状态（2种状态）。 3）由信息电子电路来控制 ,而且需要驱动电路。 4）功率损耗引起的散热问题。 2.1.2 应用电力电子器件的系统组成 该系统一般是由控制电路、驱动电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。 2.1.3 电力电子器件的分类 1.按照能够被控制电路信号所控制的程度 四代电力电子器件(Power semiconductor devices) 1）第一代：半控器件，SCR为代表。 2）第二代：全控器件，GTO，BJT，MOSFET。 3）第三代：性能优异的复合器件，IGBT，MCT。 4）第四代： PIC，IPM，IGCT。 2.1.3 电力电子器件的分类 2. 1)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。 2)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。 2.2 电力二极管 1.二极管基本原理 ————PN结的单向导电性 2.内部结构 3.基本特性 1）伏安特性 4.主要参数 5.几种常用功率二极管的特点与应用 普通整流二极管：t ＞25μs； 用于低频整流 快恢复二极管： trr ＜5μS, 超快恢复二极管：trr =50ns，如MUR系列 肖特基二极管： 由半导体与金属接触而成 (导通压降低，0.4~0.8V) 但耐压低, ＜100V，漏电流大，如MBR系列 低压大电流时采用功率MOS管来整流。 2.3 半控型器件——晶闸管 2.3.1 晶闸管的结构和工作原理 晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器 （Silicon Controlled Rectifier——SCR），以前被简称为可控硅。 2.3.1 晶闸管的结构和工作原理 1.结构 PNPN四层半导体结构。引出阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端 3.工作原理和等效电路 2.3.2 晶闸管的基本特性 1.静态特性 晶闸管阳极与阴极间电压UAK和晶闸管阳极电流IA之间的关系特性。 1）正向特性 IG=0时，器件两端施加正向电压，只有很小的正向漏电流，为正向阻断状态。 正向电压超过正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。 随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。 晶闸管导通后本身的压降很小，在1V左右。 正向不可重复峰值电压UDSM　，正向可重复峰值电压UDRM　　 2）反向特性 反向特性类似二极管的反向特性。 反向阻断状态时，只有极小的反相漏电流流过。 当反向电压达到反向击穿电压后，可能导致晶闸管发热损坏。 2.动态特性 2）关断过程 由于外电路电感的存在，原处于导通状态的晶闸管当外加电压突然由正向变为反向时，其阳极电流在衰减时必然也是有过渡过程的。 2.3.3 晶闸管的主要参数 1) 额定电压 断态重复峰值电压UDRM和反向重复峰值电压URRM中较小的那个数值标作器件型号上的额定电压。通常选用晶闸管时，电压选择应取(2～3)倍的安全裕量。 2) 额定电流IT(AV) 在环境温度为+40℃和规定冷却条件下，器件在电阻性负载的单相工频正弦半波电路中,管子全导通（导通角） 170°)，在稳定的额定结温时所允许的最大通态平均电流。 3) 维持电流IH 在室温和门极断路时，晶闸管已经处于通态后，从较大的通态电流降至维持通态所必须的最小阳极电流。 4) 擎住电流IL 晶闸管从断态转换到通态时移去触发信号之后，要器件维持通态所需要的最小阳极电流。对于同一个晶闸管来说，通常擎住电流IL约为维持电流IH的(2～4)倍。 5) 门极触发电流IG 室温且阳极电压为6V直流电压时，使晶闸管从阻断到完全开通所必需的最小门极直流电流。 6) 门极触发电压UG 对应于门极触发电流时的门极触发电压。触发电路给门极的电