电力电子器件【课程教案】.pptVIP

第2章 电力电子器件 2.1 电力电子器件概述 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 2.5 其他新型电力电子器件 2.6 功率集成电路与集成电力电子模块 第2章 电力电子器件·引言 电子技术的基础 ———电子器件：晶体管 电力电子电路的基础 ———电力电子器件:晶闸管 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。 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 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 (水银整流器、闸流管) 半导体器件 (采用硅为主要材料） 2.1.1 电力电子器件的概念和特征 处理电功率的能力（承受电压和电流的能力），一般远大于处理信息的电子器件。 为了减小本身的损耗，提高效率，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，而且需要加驱动电路。 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。 2.1.1 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。 2.1.2 应用电力电子器件系统组成 2.1.3 电力电子器件的分类 半控型器件（晶闸管） ——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(电力二极管) ——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 电流驱动型 ——通过从控制端注入电流来实现导通或者关断的控制。 电压驱动型 ——通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信号来实现导通或者关断的控制。 2.1.3 电力电子器件的分类 脉冲触发型 ——通过在控制端施加一个电压或电流的脉冲信号，来实现器件的开通或者关断的控制。 电平控制型 ——必须通过持续在控制端和公共端之间施加一定电平的电压或电流信号来使器件开通并维持在导通状态或者关断并维持在阻断状态。 2.1.3 电力电子器件的分类 按照载流子参与导电的情况，分为三类： ◆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。 学习要点: 最重要的是掌握其静态特性，了解动态特性。 掌握电力电子器件的参数和特性曲线的使用方法。 了解电力电子器件的半导体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 不可控器件—电力二极管·引言 2.2.1 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。 2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生变化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放电相同，其等效电容称为势垒电容CB 。 PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载流子的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放的过程，其等效电容称为扩散电容CD 。 2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 ?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。 ?扩散电容仅在正向偏置时起作用。 ?在正