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电力电子技术第五版课件第2章电力电子器件

电力电子器件概述不可控型器件可控型器件复合型器件电力电子器件的发展趋势与展望

01电力电子器件概述

电力电子器件是用于转换、控制和传输电能的电子器件，能够实现电能从一种形式到另一种形式的转换。定义按照工作电压和电流类型，电力电子器件可分为低压和高压、交流和直流、半控型和全控型等类型。分类定义与分类

电力电子器件的工作原理基于半导体物理效应，通过控制半导体PN结的通断状态实现电能的转换和控制。电力电子器件具有高电压、大电流、高频率、高效率、高可靠性等特点，能够满足各种复杂的应用需求。工作原理与特性特性工作原理

电力系统电机控制新能源工业自动化电力电子器件的应于高压直流输电、灵活交流输电系统、无功补偿等，提高电力系统的稳定性和效率。用于电机调速、电机启动和制动等，实现电机的精确控制和节能。用于太阳能逆变器、风力发电系统等新能源设备的能量转换和控制。用于变频器、电机驱动器等工业自动化设备，实现生产过程的自动化和智能化。

02不可控型器件

总结词硅整流器是一种不可控型电力电子器件，主要用于将交流电转换为直流电。详细描述硅整流器是一种四层半导体器件，其工作原理是基于半导体PN结的单向导电性。在整流电路中，硅整流器能够将交流电转换为直流电，具有效率高、稳定性好的优点。硅整流器广泛应用于各种电源供应、电机控制和电力系统等领域。硅整流器

晶闸管是一种半可控型电力电子器件，具有电流控制和单向导电的特性。总结词晶闸管由五层半导体构成，有三个电极，分别是阳极、阴极和控制极。在晶闸管的正向电压下，电流可以通过阴极和控制极流向阳极。通过控制控制极的电流，可以控制阳极和阴极之间的通断。晶闸管广泛应用于大功率控制和直流电源等领域。详细描述晶闸管

总结词功率晶体管是一种大功率半导体器件，具有电流控制和开关特性。详细描述功率晶体管由三层半导体构成，有两个电极，分别是集电极和发射极。通过控制基极的电流，可以控制集电极和发射极之间的通断。功率晶体管具有高开关速度、高输入阻抗、低驱动功率等优点，广泛应用于电机控制、逆变器和开关电源等领域。功率晶体管

03可控型器件

可控硅整流器是一种常用的电力电子器件，具有控制简单、开关速度快、承受电压高等特点。可控硅整流器（SCR）是一种具有三个PN结的四层半导体器件，其特点是具有可控的单向导电性。在正向阳极电压下，控制极加上正向触发信号时，可控硅整流器导通。在反向阳极电压下，即使控制极加上反向触发信号，可控硅整流器也不导通。可控硅整流器广泛应用于各种交直流电源电路、控制电路和电力电子装置中。可控硅整流器

VS功率MOSFET是一种电压控制型半导体器件，具有开关速度快、通态电阻小等特点。功率MOSFET（MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor）是一种电压控制型半导体器件，其工作原理是通过电压来控制半导体内部的电子流动，从而实现开关和放大等功能。功率MOSFET具有开关速度快、通态电阻小、驱动电路简单等特点，被广泛应用于各种开关电源、电机控制和电力电子装置中。功率MOSFET

IGBT是一种复合型电力电子器件，具有输入阻抗高、通态电压低等特点。绝缘栅双极晶体管（InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT）是一种复合型电力电子器件，由BJT（双极晶体管）和MOS（场效应管）组成的。IGBT的特点是输入阻抗高、通态电压低、耐压高、容量大等。在开关过程中，IGBT的开关速度较快，且具有较低的导通压降，因此被广泛应用于电机控制、逆变器和直流输电等大功率电力电子装置中。IGBT

04复合型器件

总结词智能功率模块是一种将电力电子器件与驱动电路、保护电路、检测电路等集成在一起的复合型器件。详细描述智能功率模块具有高集成度、高可靠性、高性能等优点，能够实现功率控制、过流保护、过压保护等功能，广泛应用于电机控制、逆变器、开关电源等领域。智能功率模块

集成门极换流晶闸管是一种将门极驱动电路和晶闸管集成在一起的复合型器件。总结词集成门极换流晶闸管具有快速响应、低驱动损耗、高可靠性等优点，适用于高压、大电流的电力电子应用，如直流输电、灵活交流输电系统等。详细描述集成门极换流晶闸管

绝缘栅双极晶体管总结词绝缘栅双极晶体管是一种将场效应管和双极晶体管结合在一起的复合型器件。详细描述绝缘栅双极晶体管具有高开关速度、低导通电阻、高耐压等优点，广泛应用于电机控制、不间断电源、电网无功补偿等领域。

05电力电子器件的发展趋势与展望

宽禁带半导体材料是指禁带宽度较大的半导体材料，如硅、锗等传统半导体材料相比，具有更高的临界击穿电场、更高的热导率以及更强的抗辐射能力等特点。宽禁带半导体材料的发展为电力电子器件的进一步