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电力电子器件概述第1页/共150页 1-2电子技术的基础 ——— 电子器件：晶体管和集成电路电力电子电路的基础 ——— 电力电子器件本章主要内容：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。第1章 电力电子器件·引言第2页/共150页 1-31.1.1 电力电子器件的概念和特征1.1.2 应用电力电子器件的系统组成1.1.3 电力电子器件的分类1.1.4 本章内容和学习要点1.1 电力电子器件概述第3页/共150页 1-41）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 (汞弧整流器、闸流管) 半导体器件 (采用的主要材料仍然是硅）1.1.1 电力电子器件的概念和特征电力电子器件第4页/共150页 1-5能处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电子器件。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。1.1.1 电力电子器件的概念和特征3）同处理信息的电子器件相比的特征：第5页/共150页 1-6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。主要损耗通态损耗断态损耗开关损耗关断损耗开通损耗1.1.1 电力电子器件的概念和特征 电力电子器件的损耗第6页/共150页 1-7电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路 和以电力电子器件为核心的主电路组成。图1-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成控制电路检测电路驱动电路RL主电路V1V2保护电路在主电路和控制电路中附加一些电路，以保证电力电子器件和整个系统正常可靠运行1.1.2 应用电力电子器件系统组成电气隔离控制电路第7页/共150页 1-8半控型器件（Thyristor） ——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(Power Diode) ——不能用控制信号来控制其通断, 因此也就不需要驱动电路。1.1.3 电力电子器件的分类按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：第8页/共150页 1-9电流驱动型 ——通过从器件的控制端注入或者抽出电流来实现导通或者 关断的控制。电压驱动型 ——仅通过在器件的控制端和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导通或者关断的控制。1.1.3 电力电子器件的分类 按照驱动电路信号的性质，分为两类：第9页/共150页 1-10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。 1.1.3 电力电子器件的分类 按照载流子参与导电的情况：第10页/共150页 1-11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。集中讲述电力电子器件的驱动、保护和串、并联使用这三个问题。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。可能会对主电路的其它电路元件有特殊的要求。1.1.4 本章学习内容与学习要点第11页/共150页 1-12 Power Diode结构和原理简单，工作可靠，自20世纪50年代初期就获得应用。快恢复二极管和肖特基二极管，分别在中、高频整流和逆变，以及低压高频整流的场合，具有不可替代的地位。1.2 不可控器件—电力二极管·引言整流二极管及模块第12页/共150页 1-131.2.1 PN结与电力二极管的工作原理1.2.2 电力二极管的基本特性1.2.3 电力二极管的主要参数1.2.4 电力二极管的主要类型1.2 不可控器件—电力二极管第13页/共150页 1-14本征半导体原子结构晶体结构1.2.1 PN结与电力二极管的工作原理第14页/共150页 1-15杂质半导体N（NEGATIVE）型半导体掺5价元素（磷、砷等）多子（施主原子）：电子少（数载流子）子：空穴1.2.1 PN结与电力