第二章电力电子器件及应用.ppt

电 力 电 子 技 术 Power Electronics 第2章 电力电子器件及应用 2.1 电力电子器件的特点和分类 ■电力电子器件在实际应用中，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一个系统。 2.1 电力电子器件的特点和分类 2.1 电力电子器件的特点和分类 2.1 电力电子器件的特点和分类 2.2 电力电子器件基础 ■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。 2．2．2电力电子器件的封装 图2-2是电力电子器件几种常见的封装形式 2．3 功率二极管 功率二极管（Power Diode）属于不可控电力电子器件，是20世纪最早获得应用的电力电子器件，它在整流、逆变等领域都发挥着重要的作用。 2．3 功率二极管 ■结型二极管是以半 导体PN结为基础的, 实际上是由一个面积 较大的PN结和两端引 线以及封装组成的。 从外形上看，可以有 螺栓型、平板型等多 种封装。 2．3 功率二极管 2.3.1 结型功率二极管基本结构和工作原理 为提高PN结二极管承受反向电压的阻断能力，可增加硅片的厚度；PIN结构可以用很薄的硅片厚度得到PN结构在硅片很厚时才能获得的高反压阻断能力，故结型功率二极管多采用PIN结构。 2．3．2 结型功率二极管的基本特性 2．3．2 结型功率二极管的基本特性 2．3．2 结型功率二极管的基本特性 2．3．2 结型功率二极管的基本特性 2．3．3 快速功率二极管 普通结型功率二极管又称整流管（Rectifier Diode），反向恢复时间在5μs以上，多用于开关频率在1kHz以下的整流电路中。若是高频电路，应采用快速功率二极管。 1．提高结型功率二极管开关速度的措施 2．3．3 快速功率二极管 2．快速型和超快速型 快速功率二极管分为两类 2．3．4 肖特基势垒二极管 2．3．5 功率二极管的主要参数 除了反向恢复时间trr和正向导通压降UF，选用功率二极管时，还应考虑以下几个参数： 1．额定正向平均电流IT (AV) 功率二极管长期运行在规定管壳温度和散热条件下，允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值定义为额定正向平均电流。 2．3．5 功率二极管的主要参数 如图2-7所示，设该正弦半波电流的峰值为Im，则额定平均电流IT(AV)为 （2-1） 额定电流有效值IT为 （2-2） 定义电流的波形系数Kf=IT/ IT(AV)；则正弦半波电流的波形系数： （2-3） 实际使用时，对二极管额定平均电流IT(AV)选择应至少留1倍以上的裕量。 2．3．5 功率二极管的主要参数 2．额定反向电压URPM 指二极管能承受的重复施加的反向最高峰值电压（额定电压），此电压通常为击穿电压的2/3。 在选型时留有2～3倍的裕量。 2．3．6 功率二极管的应用特点 1．功率二极管的选型 应根据电路中二极管可能承受的最大反向电压和通过的最大电流来选择