電力電子技術(shù)基礎(chǔ)1—器(已修改)
2025-01-30 20:40 本頁(yè)面
【正文】 Fundamentals of Power Electronics Technology 電力電子技術(shù)基礎(chǔ) 第二部分 電力電子器件 6 功率二極管 基本結(jié)構(gòu)和工作原理與信息電子電路中的二極管一樣 。 由一個(gè)面積較大的 PN結(jié)和兩端引線以及封裝組成的 。 從外形上看 ， 主要有螺栓型和平板型兩種封裝 。 A K A K a) I K A P N J b) c) A K 電力二極管的結(jié)構(gòu)和工作原理 ?Power Diode結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，工作可靠， 自 20世紀(jì) 50年代初期就獲得應(yīng)用 狀態(tài)參數(shù) 正向?qū)? 反向截止 反向擊穿 電流 正向大 幾乎為零 反向大 電壓 維持 1V 反向大 反向大 阻態(tài) 低阻態(tài) 高阻態(tài) —— ?二極管的基本原理就在于 PN結(jié)的單向?qū)щ娦赃@一主要特征 。 PN結(jié)的反向擊穿（兩種形式 ) 雪崩擊穿 齊納擊穿 均可能導(dǎo)致熱擊穿 PN結(jié)的狀態(tài) 主要指其 伏安特性 門(mén)檻電壓 UTO， 當(dāng)電力二極管承受的正向電壓大到一定值 （ UTO ） ， 正向電流 IF才開(kāi)始明顯增加 ， 處于穩(wěn)定導(dǎo)通狀態(tài) 與 IF對(duì)應(yīng)的電力二極管兩端的電 壓 即 為 其 正 向 電 壓 降UF ,~。 承受反向電壓時(shí) ， 只有少子引起的微小而數(shù)值恒定的反向漏電流 Is。 反向擊穿電壓 圖 13a 電力二極管的伏安特性 I O I F U TO U F U —— 靜態(tài)特性 電力二極管的基本特性 主要反映電力二極管通態(tài)和斷態(tài)之間轉(zhuǎn)換過(guò)程的開(kāi)關(guān)特性 開(kāi)關(guān)特性： PN結(jié)上存儲(chǔ)有空間電荷和兩種載流子 ， 形成電荷存儲(chǔ)效應(yīng)及結(jié)電容 ， 直接影響著二極管的動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)特性 原處于正向?qū)顟B(tài)的二極管的外加電壓突然從正向變?yōu)榉聪驎r(shí) ， 二極管不能立即關(guān)斷 ， 而是經(jīng)過(guò)短暫的時(shí)間才能重新獲得反向阻斷能力 ， 進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài) 。 —— 動(dòng)態(tài)特性 電力二極管的基本特性 I F U F t rr t d t f t U RP I RP —— 動(dòng)態(tài)特性參數(shù) 反向電流延遲時(shí)間： td , 反向電流下降時(shí)間： tf 反向恢復(fù)時(shí)間： trr= td+ tf I F U F t rr t d t f t U RP I RP 電力電子技術(shù)基礎(chǔ) 電力二極管的主要參數(shù) 電力電子技術(shù)基礎(chǔ) —— PD的分類 ?1. 普通二極管 （ General Purpose Diode） ?又稱整流二極管 （ Rectifier Diode） ?多用于開(kāi)關(guān)頻率不高 （ 1kHz以下 ） 的整流電路中 ?其反向恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng) ， 一般在 5?s以上 ， 這在開(kāi)關(guān)頻率不高時(shí)并不重要 ?正向電流定額和反向電壓定額可以達(dá)到很高 ， 分別可達(dá)數(shù)千安和數(shù)千伏以上 電力電子技術(shù)基礎(chǔ) —— PD的分類 ?2. 快恢復(fù)二極管 （ Fast Recovery Diode—— FRD） ?恢復(fù)過(guò)程很短特別是反向恢復(fù)過(guò)程很短 （ 1?s以下 ） 的二極管 ， 也簡(jiǎn)稱快速二極管 ?適用頻率： 20～ 100kHz 電力電子技術(shù)基礎(chǔ) ? 從性能上可分為快速恢復(fù)和超快速恢復(fù)兩個(gè)等級(jí) 。前者反向恢復(fù)時(shí)間為數(shù)百納秒或更長(zhǎng) ， 后者則在100ns以下 ， 甚至達(dá)到 20~30ns。 —— PD的分類 ?3. 肖特基二極管 ?以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢(shì)壘為基礎(chǔ)的二極管稱為肖特基勢(shì)壘二極管 （ Schottky Barrier Diode—— SBD） ， 簡(jiǎn)稱為肖特基二極管 ?20世紀(jì) 80年代以來(lái) ， 由于工藝的發(fā)展得以在電力電子電路中廣泛應(yīng)用 ?肖特基二極管的弱點(diǎn) ?當(dāng)反向耐壓提高時(shí)其正向壓降也會(huì)高得不能滿足要求 ， 因此多用于 200V以下 ?反向漏電流較大且對(duì)溫度敏感 ， 因此反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略 ， 而且必須更嚴(yán)格地限制其工作溫度 電力電子技術(shù)基礎(chǔ) —— PD的分類 ?肖特基二極管的優(yōu)點(diǎn) ?反向恢復(fù)時(shí)間很短 （ 10~40ns） ?其正向壓降也很小 ，
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