电力半导体器件原理与设计讲座GAI.ppt

电力半导体器件 原理与设计讲座 第一讲 电力半导体器件的发展概况 二、电力半导体器件的分类与发展 电力整流管 普通整流管 快恢复整流管 肖特基整流管 从结构上分 P+NN+结构普通整流管 PIN整流管 MPS整流管 肖特基整流管 功率集成电路（PIC） HVIC SPIC 新型半导体材料在电力半导体 器件中的应用 较大禁带宽度、较高载流子迁移率和良好电热传导性的碳化硅、砷化镓和金刚石薄片 电力半导体器件的发展趋势 IGBT、MCT以及MPS结构的电力整流管是今后最有发展前景的器件 功率MOSFET在高频、的电压、小功率领域近期内尚无竞争对手 GTO器件在大功率、超高压领域将继续发挥的作用 大功率晶闸管将向超高压（8000V）、大电流(3000A)的方向发展 第二章 电力整流管 1.电力整流二极管的基本结构和类型 2. PN结二极管 3.PIN二极管 4.二极管的反向耐压特性与耐压设计 5.表面造型与保护 6.快速整流管 7.肖特基整流管 8.MPS二极管 1.电力整流二极管的基本结构和类型 电力整流二极管的基本结构和类型 硅整流管 （1～1000A以上 ，400Hz以下 ） 快速二极管（ 400Hz以上 ） 高温整流管 （175℃以上 ） 高压整流堆 （整流元件串接封装在一起 ） 雪崩二极管 （起稳压作用） 2.PN结二极管 2.PN结二极管 3.PIN二极管 1）PIN二极管的一般理论 2) PIN二极管的正向特性 3) 降低二极管正向压降的途径 4) PIN二极管的反向恢复 1）PIN二极管的一般理论 2）PIN二极管的正向特性 基区体压降 结压降 正向压降 关于正向压降的讨论 基区体压降VM求解思路 结压降 正向压降 关于正向压降的讨论 载流子之间散射对压降的影响 （迁移率和扩散系数下降） 俄歇复合效应 (有效少子寿命下降） 重掺杂区性质对正向压降的影响 （ ） 降低二极管正向压降的途径 控制基区宽度、提高少子寿命 （d/La） 降低接触压降 PIN二极管的反向恢复 反向恢复时的电流、电压波形 反向恢复的物理过程 反向恢复时的电流、电压波形 反向恢复的物理过程 二极管的反向耐压特性与耐压设计 单边突变结（P＋-N）结的雪崩击穿电压 P+NN+二极管的击穿电压 二极管耐压的设计 单边突变结（P＋-N）结的雪崩击穿电压 P+NN+二极管的击穿电压 二极管耐压的设计 二极管耐压的设计 二极管耐压的设计 表面造型与保护 表面电场与表面击穿 结的的边缘造型技术 整流管的表面造型 P-N结的表面钝化与保护 表面电场与表面击穿 结的的边缘造型技术 表面斜角造型技术 场限环 表面斜角造型技术 正斜角 负斜角 正斜角 什么是正斜角？ 正斜角的作用？ 产生作用的机理？ 什么是正斜角？ 正斜角的作用？ 产生作用的机理？ 负斜角 什么是负斜角？ 负斜角的作用？ 产生作用的机理 什么是负斜角？ 负斜角就是表面斜角使结的面积由高浓度向低浓度区增大 负斜角的作用？ 整流管的表面造型 普通整流管—单正斜角造型 PIN整流管 P-N结的表面钝化与保护 无机保护膜 P-N结的表面钝化与保护 有机保护膜 快速整流管 肖特基整流管 MPS二极管 肖特基整流管 伏安特性 结构及特点 肖特基整流管电参数的特色 反问快复时间短 功率损耗小 正向损耗小，开启电压低 开关损耗小 反向恢复时间受di/dt及dv/dt影响小 MPS二极管 第四章 晶闸管静态特性 概述 晶闸管的耐压能力 晶闸管最佳阻断参数的确定 晶闸管的门极特性与门极参数的计算 晶闸管的通态特性 概述 基本结构和基本特性 基本工作原理 基本结构和基本特性 基本工作原理 晶闸管的耐压能力 PNPN结构的反向转折电压 PNPN结构的正向转折电压 晶闸管的高温特性 PNPN结构的反向转折电压 反向阻断机理与电流方程 PNPN结构的反向转折条件与反向耐压能力 ★PNPN结构的反向转折条件 ★PNPN结构的反向耐压能力 PNPN结构的正向转折电压 正向阻断机理与正向电流方程 PNPN结构的正向转折条件与导通条件 ★转折条件 ★导通条件 ★ PNPN结构的正向耐压能力 转折条件 PNPN结构的正向耐压能力 正向阻断机理与正向电流方程 晶闸管的高温特性 VB、VBF、VBR随温度的变化关系 实际PN结的击穿特性 提高晶闸管高温特性的途径与措施 VB、VBF、VBR随温度的变化关系 实际PN