电力电子技术第2章电力电子器件2014.ppt

/98 引言 ■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： ◆电力电子器件的概念、特点和分类 ◆常用电力电子器件的工作原理、基本特性、 主要参数 ◆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 2.1.2 应用电力电子器件的系统组成 2.1.3 电力电子器件的分类 2.1.4 本章内容和学习要点 2.1.1 电力电子器件的概念和特征 ■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。 ?主电路：在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。 ?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。 2.1.1 电力电子器件的概念和特征 ■电力电子器件的特征 ◆电功率-----承受电压和电流的能力---最重要的参数。 ◆开关状态-----减小本身的损耗，提高效率。 ◆驱动电路-----由信息电子电路来控制。 ◆功率损耗-----远大于信息电子器件----安装散热器。 2.1.1 电力电子器件的概念和特征 2.1.2 系统组成 ■系统构成---控制电路；驱动电路；主电路 2.1.3 电力电子器件的分类 ■按照能够被控制电路信号所控制的程度分类 ◆半控型器件 ?晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件。 ?关断完全是由其承受的电压和电流决定的。 ◆全控型器件 ?目前最常用的是 IGBT和Power MOSFET。 ?控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断。 ◆不可控器件 ?电力二极管（Power Diode） ?不能用控制信号来控制其通断。 2.1.3 电力电子器件的分类 ■按照驱动信号的性质分类 ◆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。 2.1.3 电力电子器件的分类 ■按照载流子参与导电的情况分类 ◆单极型器件 ?由一种载流子参与导电。 ◆双极型器件 ?由电子和空穴两种载流子参与导电。 ◆复合型器件 ?由单极型器件和双极型器件集成混合而 成，也称混合型器件。 2.1.4 本章内容和学习要点 ■本章内容 ◆介绍各种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。 ■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。 ◆了解电力电子器件的半导体物理结构和基本工作原理。 ◆了解某些主电路中对其它电路元件的特殊要求。 2.2 不可控器件—电力二极管 2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 2.2.2 电力二极管的基本特性 2.2.3 电力二极管的主要参数 2.2.4 电力二极管的主要类型 2.2 电力二极管·引言 2.2.1 电力二极管的工作原理 ■电力二极管----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。 2.2.1电力二极管的工作原理 ■二极管的基本原理——PN结的单向导电性 ◆当PN结外加正向电压（正向偏置）时，在外电路上则形成自P区流入而从N区流出的电流，称为正向电流IF，这就是PN结的正向导通状态。 ◆当PN结外加反向电压时（反向偏置）时，反向偏置的PN结表现为高阻态，几乎没有电流流过，被称为反向截止状态。 2.2.1电力二极管的工作原理 2.2.1电力二极管的工作原理 ■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