电力电子技术：第二章 电力电子器件.pptx

2.1 电力电子器件的概述 2.2 不可控器件-电力二极管 2.3 半控型器件-晶闸管 2.4 典型全控型器件;第二章 电力电子器件.引言;2.1 电力电子器件的概述;2.1.1 电力电子器件的概念和特征;电力电子器件是功率半导体器件 1）承载的电压、电流定额高 电力电子器件所能处理电功率 的大小，是其最重要的参数。其处理电功率的能力一般远大 于处理信息的电子器件。 2）一般都工作在开关状态 电力电子器件因处理电功率较大，为了减小本身的损耗、提高效率，一般都工作在开关状态。 3）需驱动电路 电力电子器件在实际应用中往往由信息电子 电路来控制。由于电力电子器件所处理的电功率较大，所以 需要驱动电路。 4）需安装散热器 电力电子器件尽管工作在开关状态，但是 自身的功率损耗通常仍远大于信息电子器件，为保证不至于 因损耗散发的热量导致器件温度过高而损坏，不仅在器件封 装上考虑散热设计，而且在其工作时一般都还需要设计安装 散热器。;;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;;3. 根据驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端 之间有效信号的波形分为两类;4. 按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况 分为三类：;电力电子器件分类树;2.1.4 本章内容和学习要点;2.2 不可控器件——电力二极管;电力二极管的基本应用 ;限幅 钳位 稳压;内部结构：一个PN结。 以半导体PN结为基础，由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成，;在4族元素本征半导体硅中掺入5族元素(砷、磷)。;半导体PN结的形成;扩散运动;漂移运动;;2.2.2 电力二极管的基本特性;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; 当正弦半波电流的峰值为Im时，它的平均值可用下式计算：;电力二极管电流定额的含义;选择电力二极管电流定额的过程;6.浪涌电流IFSM 电力二极管所能承受的最大的连续一个或几个工频周期的过电流。;2.3 半控型器件——晶闸管;2.3 半控器件—晶闸管·引言;;螺栓式;3. 晶闸管的单向可控导电性 ;;Ig;;说明：;2.3.2 晶闸管的基本特性;◆晶闸管的静态特性 ?正向特性 √当IG=0时，如果在器件两端施加正向电压，则晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过。 √如果正向电压超过临界极限即正向转折电压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，晶闸管本身的压降很小，在1V左右。 √如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态，IH称为维持电流。 ;?反向特性 √其伏安特性类似二极管的反向特性。 √晶闸管处于反向阻断状态时，只有极小的反向漏电流通过。 √当反向电压超过一定限度，到反向击穿电压后，外电路如无限制措施，则反向漏电流急剧增大，导致晶闸管发热损坏。 ;■动态特性 ◆开通过程 ?由于晶闸管内部的正反馈 过程需要时间，再加上外电路 电感的限制，晶闸管受到触发 后，其阳极电流的增长不可能 是瞬时的。 ?延迟时间td (0.5~1.5?s) 上升时间tr (0.5~3?s) 开通时间tgt=td+tr ?延迟时间随门极电流的增 大而减小,上升时间除反映晶 闸管本身特性外，还受到外电 路电感的严重影响。提高阳极 电压,延迟时间和上升时间都 可显著缩短。;2.3.2 晶闸管的基本特性;; ◆断态重复峰值电压UDRM ?是在门极断路而结温为额定值时， 允许重复加在器件上的正向峰值电压 ?国标规定断态重复峰值电压UDRM为 断态不重复峰值电压（即断态最大瞬时电压）UDSM的90%。 ?断态不重复峰值电压应低于正向转折电压Ubo。 ◆反向重复峰值电压URRM ?是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压 ?规定反向重复峰值电压URRM为反向不重复峰值电压（即反向 最大瞬态电压）URSM的90%。 ?反向不重复峰值电压应低于反向击穿电压。; ◆通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。 选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍。 ◆通态（峰值）电压UT ?晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。