【正文】 基二極管 (10~40ns) 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） 。 PN結(jié)與電力二極管的工作原理 PN結(jié)的狀態(tài) 115 電力二極管的基本特性 1) 靜態(tài)特性 電力二極管的伏安特性 I O I F U TO U F U 116 2) 動(dòng)態(tài)特性 b) U FP u i i F u F t fr t 0 2V 電力二極管的動(dòng)態(tài)過(guò)程波形 a) 正向偏臵轉(zhuǎn)換為反向偏臵 b) 零偏臵轉(zhuǎn)換為正向偏臵 t a) F U F t F t 0 t rr t d t f t 1 t 2 U R U RP I RP d i F d t i R d t i 關(guān)斷過(guò)程 開(kāi)通過(guò)程 電力二極管的基本特性 117 U FP u i i F u F t fr t 0 2V 開(kāi)通過(guò)程 電力二極管的基本特性 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 關(guān)斷過(guò)程 延遲時(shí)間： td= t1 t0, 電流下降時(shí)間： tf= t2 t1 反向恢復(fù)時(shí)間： trr= td+ tf 恢復(fù)特性的軟度：下降時(shí)間與延遲時(shí)間 的比值 tf /td，或稱恢復(fù)系數(shù)，用 Sr表示。 電壓驅(qū)動(dòng)型 —— 僅通過(guò)在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。 電力電子器件自身的功率損耗遠(yuǎn)大于信息電子器件，一般都要安裝散熱器。11 第 1章 電力電子器件 電力電子器件概述 不可控器件 —— 二極管 半控型器件 —— 晶閘管 典型全控型器件 其他新型電力電子器件 電力電子器件的驅(qū)動(dòng) 電力電子器件的保護(hù) 電力電子器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用 本章小結(jié)及作業(yè) 12 電子技術(shù)的基礎(chǔ) ——— 電子器件：晶體管和集成電路 電力電子電路的基礎(chǔ) ——— 電力電子器件 本章主要內(nèi)容： 概述電力電子器件的 概念 、 特點(diǎn) 和 分類 等問(wèn)題。 電力電子器件往往需要由信息電子電路來(lái)控制。 電力電子器件的分類 按照器件能夠被控制的程度，分為以下三類： 19 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。引言 整流二極管及模塊 113 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 114 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 。 120 1) 普通二極管 （ 高 于 5μs ） 按照正向壓降 、 反向耐壓 、 反向漏電流等性能 ，特別是反向恢復(fù)特性的不同介紹 。 128 晶閘管的主要參數(shù) 通態(tài)平均電流 IT(AV） —— 在環(huán)境溫度為 40?C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫時(shí)所允許流過(guò)的 最大工頻正弦半波電流的平均值 。 — 如果電流上升太快 ， 可能造成局部過(guò)熱而使晶閘管損壞 。 131 晶閘管的派生器件 2） 雙向晶閘管 （ Triode AC Switch—— TRIAC或 Bidirectional triode thyristor） 雙向晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性 a) 電氣圖形符號(hào) b) 伏安特性 O I G b) I U = 0 a) G T 1 T 2 132 晶閘管的派生器件 3) 逆導(dǎo)晶閘管 （ Reverse Conducting Thyristor—— RCT） a) K G A b) U O I I G = 0 逆導(dǎo)晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性 a) 電氣圖形符號(hào) b) 伏安特性 133 晶閘管的派生器件 4) 光控晶閘管 （ Light Triggered Thyristor—— LTT） A G K a) b) 光強(qiáng)度 弱 強(qiáng) AK O U I A 光控晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性 a) 電氣圖形符號(hào) b) 伏安特性 134 典型全控型器件 門(mén)極可關(guān)斷晶閘管 電力晶體管 電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管 絕緣柵雙極晶體管 135 典型全控型器件 （ 2） 關(guān)斷時(shí)間 toff （ 1） 開(kāi)通時(shí)間 ton 不少 GTO都制造成逆導(dǎo)型 ， 類似于逆導(dǎo)晶閘管 ， 需承受反壓時(shí) ， 應(yīng)和電力二極管串聯(lián) 。 產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中給 PcM時(shí)同時(shí)給出殼溫 TC，間接表示了最高工作溫度 。 N +GSDP 溝道b)N +N SGDP PN +N +N +溝道a)GSDN 溝道圖1 1 9電力 MOSFET的結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào) (2)電力 MOSFET的工作原理 導(dǎo)電 ： 在柵源極間加正電壓 UGS –當(dāng) UGS大于 UT時(shí)， P型半導(dǎo)體反型成 N型而成為 反型層 ，該反型層形成 N溝道而使 PN結(jié) J1消失，漏極和源極導(dǎo)電 。 IGBT的原理 155 a ) b ) O 有源區(qū) 飽 和 區(qū) 反向阻斷區(qū) 正向阻斷區(qū) I C U GE(th) U GE O I C U RM U FM U CE U GE(th) U GE 增加 絕緣柵雙極晶體管 2) IGBT的基本特性 (1) IGBT的靜態(tài)特性 IGBT的轉(zhuǎn)移特性和輸出特性 a) 轉(zhuǎn)移特性 b) 輸出特性 轉(zhuǎn)移特性 —— IC與UGE間的關(guān)系 (開(kāi)啟電壓 UGE(th)) 輸出特性 ?分為三個(gè)區(qū)域：正向阻斷區(qū) 、 有源區(qū)和飽和區(qū) 。 與 MOSFET和 GTR相比， 耐壓和通流能力 還可以進(jìn)一步 提高 ，同時(shí)保持開(kāi)關(guān)頻率高的特點(diǎn) 。 MCT（ MOS Controlled Thyristor） —— MOSFET與晶閘管的復(fù)合 162 靜電感應(yīng)晶體管 SIT 多子導(dǎo)電的器件 ， 工作頻率與電力 MOSFET相當(dāng) ， 甚至更高 ， 功率容量更大 ， 因而適用于高頻大功率場(chǎng)合 。 SITH（ Static Induction Thyristor） —— 場(chǎng)控晶閘管（ — FCT） 164 集成門(mén)極換流晶閘管 IGCT 20世紀(jì) 90年代后期出現(xiàn) ， 結(jié)合了 IGBT與 GTO的優(yōu)點(diǎn) ，容量與 GTO相當(dāng) ， 開(kāi)關(guān)速度快 10倍 。 智能功率集成電路 （ Smart Power IC—— SPIC） 一般指縱向功率器件與邏輯或模擬控制電路的單片集成 。 復(fù)合緩沖電路 ——關(guān)斷緩沖電路和開(kāi)通緩沖電路的結(jié)合 。 動(dòng)態(tài)不均壓 ：由于器件動(dòng)態(tài)參數(shù)和特性的差異造成的不均壓。 均流措施 ： 挑選特性參數(shù)盡量一致的器件 。 IGBT并聯(lián)運(yùn)行的特點(diǎn) 在 1/2或 1/3額定電流以下的區(qū)段 ， 通態(tài)壓降具有 負(fù) 溫度系