1第一章--电力电子器件.ppt

第1章 电力电子器件 1.1 电力电子器件概述 1.2 不可控器件——二极管 1.3 半控型器件——晶闸管 1.4 典型全控型器件 1.5 其他新型电力电子器件 1.6 电力电子器件的驱动 1.7 电力电子器件的保护 本章小结及作业 第1章 电力电子器件·引言 电子技术的基础 ——— 电子器件：晶体管和集成电路 电力电子电路的基础 ——— 电力电子器件 本章主要内容： 概述电力电子器件的概念、特点和分类等问题。 介绍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问题。 1.1 电力电子器件概述 1.1.1 电力电子器件的概念和特征 1.1.2 应用电力电子器件的系统组成 1.1.3 电力电子器件的分类 1.1.4 本章内容和学习要点 1.1.1 电力电子器件的概念和特征 1）概念: 电力电子器件（Power Electronic Device） ——可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。 主电路（Main Power Circuit） ——电气设备或电力系统中，直接承担电能的变换或控制任务的电路。 2）分类: 电真空器件 (汞弧整流器、闸流管) 半导体器件 (采用的主要材料硅）仍然 1.1.1 电力电子器件的概念和特征 能处理电功率的能力，一般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。 电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。 电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，一般都要安装散热器。 1.1.1 电力电子器件的概念和特征 通态损耗是器件功率损耗的主要成因。 器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损耗的主要因素。 1.1.2 应用电力电子器件系统组成 1.1.3 电力电子器件的分类 半控型器件（Thyristor） ——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。 全控型器件（IGBT,MOSFET) ——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。 不可控器件(Power Diode) ——不能用控制信号来控制其通断, 因此也就不需要驱动电路。 1.1.3 电力电子器件的分类 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。（更关注控制电流） 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。（更关注控制电压） 1.1.4 本章学习内容与学习要点 本章内容: 介绍各种器件的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用中应注意的一些问题。 集中讲述电力电子器件的驱动、保护和串、并联使用这三个问题。 学习要点: 最重要的是掌握其基本特性。 掌握电力电子器件的型号命名法，以及其参数和特性曲线的使用方法。 可能会主电路的其它电路元件有特殊的要求。 1.2 不可控器件—电力二极管 1.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 1.2.2 电力二极管的基本特性 1.2.3 电力二极管的主要参数 1.2.4 电力二极管的主要类型 1.2 不可控器件—电力二极管·引言 1.2.1 PN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。 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。 1.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 1.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 PN结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应，称为结电容CJ，又称为微分电容。 结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。 电容影响PN结的工作频率，尤其是高速的开关状态。 双极型器件的电导调制效应 Webster效应也称为基区电导调制效应，这是BJT在大工作电流时、基区电导发生增大的一种现象。 因为半导体内部各点总是要保持电中性，所以，在发射结正偏、向基区注入少子的同时，也必将有相同数量、相同浓度梯度的多子在基区中积累起来；当注入的少子浓度很大（大注入）、接近掺杂浓度时，则额外积累起来的多子浓度也就与掺杂浓度相当了，这时，基区的电导率实际上就决定于基区掺杂浓度和额外增加的多子浓度的总和（换句话说，大注入的结果就相当于增加了基区掺杂浓度），从而基区的有效电导率大大增加了（注入越大，有效电导率降低得越多），这就是基区电导调制效应（也称为Webster效应）。 Webster效应的直接影响就是BJT基区的电阻率下降（电