【正文】 10% u AK t t O 0 t d t r t rr t gr U RRM I RM i A 2) 關(guān)斷過(guò)程 反向阻斷恢復(fù)時(shí)間 trr 正向阻斷恢復(fù)時(shí)間 tgr 關(guān)斷時(shí)間 tq以上兩者之和tq=trr+tgr 普通晶閘管的關(guān)斷時(shí)間約 幾百微秒 2） 動(dòng)態(tài)特性 晶閘管的開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程波形 30 3）門極 特性 ? 門極電流 IG 與門極和陰極之間電壓 UGK的關(guān)系 。 晶閘管本身的壓降很小 ， 在 1V左右 。 要使晶閘管關(guān)斷 ， 只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下 。 只有門極觸發(fā)是最精確 、 迅速而可靠的控制手段 。 流過(guò)晶閘管的漏電流稍大于兩個(gè)晶體管漏電流之和 。 23 ?1和 ?2分別是晶體管 V1和 V2的共基極電流增益； ICBO1和 ICBO2分別是 V1和 V2的共基極漏電流。 SCR導(dǎo)通后的管壓降為 1V左右，主電路中的電流 I由 R和 RW以及 EA的大小決定； ?當(dāng) UAK0時(shí)，無(wú)論 SCR原來(lái)的狀態(tài)，都會(huì)使 R熄滅，即此時(shí) SCR關(guān)斷。 能承受的電壓和電流容量最高 ， 工作可靠 ， 在大容量的場(chǎng)合具有重要地位 。 1957年美國(guó)通用電氣公司開(kāi)發(fā)出第一只晶閘管產(chǎn)品 。 反向耐壓較低時(shí)其正向壓降明顯低于快恢復(fù)二極管 。 2) 快恢復(fù)二極管 （ Fast Recovery Diode——FRD） 17 肖特基二極管的 弱點(diǎn) 反向耐壓提高時(shí)正向壓降會(huì)提高 ， 多用于 200V以下 。 5） 最高工作結(jié)溫 TJM 4） 反向恢復(fù)時(shí)間 trr trr= td+ tf 15 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 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 。 擊穿電壓的 2/3倍 mIttdI I ??? ? ????? 1)(s i n210 mF ( A V )14 結(jié)溫 是指管芯 PN結(jié)的平均溫度 ， 用 TJ表示 。 關(guān)斷之前有較大的反向電流出現(xiàn) （ 電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng) ） ， 并伴隨有明顯的反向電壓過(guò)沖（ 線路電感的作用 ） 。 幾十微安 幾十毫安 電力二極管的伏安特性 1) 靜態(tài)特性 I O I F U TO U F U 二極管工作特性 12 正向壓降先出現(xiàn)一個(gè)過(guò)沖 UFP（ 電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng) ） ， 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才趨于接近穩(wěn)態(tài)壓降的某個(gè)值 （ 如 2V） 。 電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào) a) 外形 b) 結(jié)構(gòu) c) 電氣圖形符號(hào) PN結(jié)與電力二極管的工作原理 A K A K a) I K A P N J b) c) A K 10 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 。 ? 快恢復(fù)二極管和肖特基二極管 ， 分別在中 、 高頻整流和逆變 ， 以及低壓高頻整流的場(chǎng)合 ， 具有不可替代的地位 。 不可控器件 (Power Diode) —— 不能用控制信號(hào)來(lái)控制其通斷 , 因此也就不需要驅(qū)動(dòng)電路。 器件開(kāi)關(guān)頻率較高時(shí)， 開(kāi)關(guān)損耗 可能成為器件功率損耗的主要因素。 電力電子器件一般都工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。 介紹常用電力電子器件的 工作原理 、 基本特性 、 主要參數(shù) 以及選擇和使用中應(yīng)注意問(wèn)題。 第 1章 電力電子器件 2 1）概念 : 電力電子器件 （ Power Electronic Device） —— 可直接用于主電路中，實(shí)現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。 電力電子器件往往需要由信息電子電路來(lái)控制。 主要損耗 通態(tài)損耗 斷態(tài)損耗 開(kāi)關(guān)損耗 關(guān)斷損耗 開(kāi)通損耗 電力電子器件的損耗 5 電力電子系統(tǒng) ：由 控制電路 、 驅(qū)動(dòng)電路 、 保護(hù)電路 和以電力電子器件為核心的 主電路 組成。 按照器件能夠被控制的程度，分為以下三類： 電力電子器件分類 7 電流驅(qū)動(dòng)型 —— 通過(guò)從控制端注入或者抽出電流來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者 關(guān)斷的控制。 整流二極管及模塊 不可控器件 — 電力二極管 9 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 。 電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng) —— N區(qū)域 PN結(jié)的狀態(tài) 11 主要指其 伏安特性 門檻電壓 UTO， 正向電流 IF開(kāi)始明顯增加所對(duì)應(yīng)的電壓 。 正向恢復(fù)時(shí)間 tfr。 I F U F t F t 0 t rr t d t f t 1 t 2 t U R U RP I RP d i F d t d i R d t 2) 動(dòng)態(tài)特性 —— 二極管的電壓 電流特性隨時(shí)間變化的曲線 延遲時(shí)間： td= t1 t0, （清除少子） 電流下降時(shí)間： tf= t2 t1 反向恢復(fù)時(shí)間： trr= td+ tf 13 二極管主要參數(shù) IF(AV)是按照電流的發(fā)熱效應(yīng)來(lái)定義的 ， 通態(tài)電流在一個(gè)整周期內(nèi)的平均值 ， 并應(yīng)留有一定的裕量 。 TJM是指在 PN結(jié)不致?lián)p壞的前提下所能承受的最高平均溫度 。 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 二極管類型 16 簡(jiǎn)稱快速二極管 工藝上多采用了摻金措施 快恢復(fù)外延二極管（ PIN） （ Fast Recovery Epitaxial Diodes—— FRED），其 trr更短（可低于 50ns）， UF也很低（ ），但其反向耐壓多在 1200V以下。 反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略 ， 必須嚴(yán)格地限制其工作溫度 。 效率高 ， 其開(kāi)關(guān)損耗和正向?qū)〒p耗都比快速二極管還小 。 1958年商業(yè)化 。 晶閘管 （ Thyristor） ：晶體閘流管 ， 可控硅整流器 （ Silicon Controlled Rectifier——SCR） 20 晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào) a) 外形 b) 結(jié)構(gòu) c) 電氣圖形符號(hào) 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理 AAGGKKb) c)a)AGKKGAP1N1P2N2J1J2J3A：陽(yáng)極 K：陰極 G：門極 (控制極 ) 21 常用 晶閘管的結(jié)構(gòu) 螺栓型晶閘管 晶閘管模塊 平板型晶閘管外形及結(jié)構(gòu) 22 〔 簡(jiǎn)單描述 〕 晶閘管 SCR相當(dāng)于一個(gè)半可控的 、 可開(kāi)不可關(guān)的單向開(kāi)關(guān) 。其實(shí)，在 I逐漸降低（通過(guò)調(diào)整 RW）至某一個(gè)小數(shù)值時(shí)，剛剛能夠維持 SCR導(dǎo)通。 按 晶體管的工作原理 ，得： 111 C B OAc III ?? ?222 C B OKc III ?? ?GAK III ??21 ccA III ??（ 12） （ 11） （ 13） （ 14） )(1 21C B O 2C B O 1G2A ???????? IIII （ 15） IG（ IB2） ??IC2 （ IB1） ?? IC1 （ IB2）? 導(dǎo)通的過(guò)程是一個(gè) 正反饋 過(guò)程 。 開(kāi)通狀態(tài) ： 注入觸發(fā)電流使晶體管的發(fā)射極電流增大以致 ?1+?2趨近于 1的話 ， 流過(guò)晶閘管 的電流 IA， 將趨近于無(wú)窮大 ， 實(shí)現(xiàn)飽和導(dǎo)通 。 其他幾種可能導(dǎo)通的情況 ： 26 晶閘管的基本特性 承受反向電壓時(shí) ， 不論門極是否有觸發(fā)電流 ， 晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通 。 晶閘管正常工作時(shí)的特性總結(jié)如下： 27 （ 1） 正向特性 IG=0時(shí)，器件兩端施加正向電壓，只有很小的正向漏電流，為正向阻斷狀態(tài)。 正向 導(dǎo)通 雪崩 擊穿 O + U A U A I A I A I H I G2 I G1 I G = 0 U bo U DSM U DRM U RRM U RSM 1） 靜態(tài)特性 晶閘管的伏安特性 IG2IG1IG 斷態(tài)重復(fù)峰值電壓 斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓 正向轉(zhuǎn)折電壓 28 反向特性類似二極管的反向特性 。 ? 晶閘管的門極和陰極之間是 PN結(jié)J3， 其伏安特性稱為 門極伏安特性 。 通態(tài)峰值電壓 UTM（ 幾 V ） —— 晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通