电力电子器件与变换器.pptVIP

图3-28组合式与非组合式双向可控开关第62页，共99页，星期日，2025年，2月5日3.3.2变换器的基本拓扑单元1)具有电压源性质的元件，包括电压源、电容等，不能被短路。

2)具有电流源性质的元件，包括电流源，电感等，不能被开路。第63页，共99页，星期日，2025年，2月5日3.3.2变换器的基本拓扑单元图3-29n相输入p相输出开关

矩阵变换器第64页，共99页，星期日，2025年，2月5日3.3.2变换器的基本拓扑单元图3-30Buck和Boost变换器的原理示意图第65页，共99页，星期日，2025年，2月5日图3-31n相输入p相输出开关

矩阵变换器(n=p=1)第66页，共99页，星期日，2025年，2月5日图3-32电力电子变换器基本拓扑单元的两种形式第67页，共99页，星期日，2025年，2月5日图3-33变换器的基本拓扑单元第68页，共99页，星期日，2025年，2月5日图3-34变换器的基本拓扑单元以及开关轨迹第69页，共99页，星期日，2025年，2月5日图3-35六种基本的DC/DC变换器示意图第70页，共99页，星期日，2025年，2月5日7.正偏与反偏图3-8PN结的正偏置和反偏置第30页，共99页，星期日，2025年，2月5日8.少子注入与少子抽出当PN结处于正偏置时，在外加电场作用下，扩散运动大于漂移运动，形成扩散电流。由于中和的结果使空间电荷量减少，即使PN结变窄，这种现象称为“少子注入”。在外电路上形成一个流入P区的电流，称为正向电流IF。当外加电压ＵD升高时，PN结内电场被进一步削弱，扩散电流随之增加。正向的PN结表现为一个很小的电阻，可以流过较大的正向电流，称为正向导通。第31页，共99页，星期日，2025年，2月5日9.电导调制效应少子注入效应是在正偏置时，外电场削弱了内电场，破坏了PN结原有的平衡。从电路的角度，表现为改变了PN结的电阻，即电流增大，电阻减小，该现象称之为“电导调制效应”。少子注入效应也称为非平衡载流子注入效应。双极性器件的电导调制效应是其主要特点之一。第32页，共99页，星期日，2025年，2月5日10.通态压降与阻态漏电流在PN结正向导通时，可以流过较大的正向电流，表现为短路的状态，但是PN结两端仍存在一定的压降，该压降与PN结的体电阻和势垒都有关系，称之为通态压降，一般用u0表示，约为0.5~3V。在PN结反向截止时，表现为少子抽出，但由于少数载流子的浓度很小，在一定温度下，漂移电流的数值趋于恒定，表现在外电路上是一个流入N区的反向电流，该电流称为反向饱和电流，也称阻态漏电流，用IS表示，一般为微安级。第33页，共99页，星期日，2025年，2月5日11.PN结的电击穿图3-9PN结雪崩击穿示意图第34页，共99页，星期日，2025年，2月5日12.PN结的热击穿PN结的反向电流会随着结温T的上升而增加，这与中性区少数载流子的浓度和空间电荷区产生的电流都会随着温度的上升而加大有关。另外，温度的升高还会对PN结的雪崩击穿电压有影响。为了避免这些热效应严重影响结型器件的稳定性，必须对器件采取有效的散热措施，因而电力电子装置中的电力半导体器件大多安装在散热器上。第35页，共99页，星期日，2025年，2月5日13.PN结的电容效应图3-10势垒电容和扩散电容

随外加电压的变化第36页，共99页，星期日，2025年，2月5日14.PN结的电路外特性图3-11二极管稳态特性等效电路第37页，共99页，星期日，2025年，2月5日14.PN结的电路外特性图3-12二极管的伏安特性曲线第38页，共99页，星期日，2025年，2月5日14.PN结的电路外特性图3-13二极管的正、反向恢复过程第39页，共99页，星期日，2025年，2月5日3.2.2多PN结器件的工作原理1.大功率晶体管的基本工作原理

2.MOSFET的基本工作原理

3.IGBT的基本工作原理

4.IGCT的基本结构和工作原理第40页，共99页，星期日，2025年，2月5日3.2.2多PN结器件的工作原理图3-14三种电力半导体器件的结构示意图第41页，共99页，星期日，2025年，2月5日1.大功率晶体管的基本工作原理图3-15一个PNP型晶体管的结构示意图和符号示意图第42页，共99页，星期日，2025年，2月5日2.MOSFET的基本工作原理图3-16MOSFET的模拟结构第43页，共99页，星期日，2025年，2月5日3.IGBT的基本工作原理图3-17IGBT等效电路第44页，共99页，星期日，2025年，2月5日3.IGB