【正文】 基二極管 (10~40ns) 以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎的二極管稱為肖特基勢壘二極管 （ Schottky Barrier Diode ——SBD） 。 PN結與電力二極管的工作原理 PN結的狀態(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 電力二極管的動態(tài)過程波形 a) 正向偏臵轉換為反向偏臵 b) 零偏臵轉換為正向偏臵 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 關斷過程 開通過程 電力二極管的基本特性 117 U FP u i i F u F t fr t 0 2V 開通過程 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 關斷過程 延遲時間： td= t1 t0, 電流下降時間： tf= t2 t1 反向恢復時間： trr= td+ tf 恢復特性的軟度：下降時間與延遲時間 的比值 tf /td，或稱恢復系數，用 Sr表示。 電壓驅動型 —— 僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號就可實現導通或者關斷的控制。 電力電子器件自身的功率損耗遠大于信息電子器件，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 電力電子器件的驅動 電力電子器件的保護 電力電子器件的串聯(lián)和并聯(lián)使用 本章小結及作業(yè) 12 電子技術的基礎 ——— 電子器件：晶體管和集成電路 電力電子電路的基礎 ——— 電力電子器件 本章主要內容： 概述電力電子器件的 概念 、 特點 和 分類 等問題。 電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。 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 電流驅動型 —— 通過從控制端注入或者抽出電流來實現導通或者 關斷的控制。引言 整流二極管及模塊 113 電力二極管的外形、結構和電氣圖形符號 a) 外形 b) 結構 c) 電氣圖形符號 PN結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 正向導通 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結的單向導電性這一主要特征 。 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 ，特別是反向恢復特性的不同介紹 。 128 晶閘管的主要參數 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)定結溫不超過額定結溫時所允許流過的 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和伏安特性 a) 電氣圖形符號 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) 逆導晶閘管 （ Reverse Conducting Thyristor—— RCT） a) K G A b) U O I I G = 0 逆導晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性 a) 電氣圖形符號 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) 光強度 弱 強 AK O U I A 光控晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性 a) 電氣圖形符號 b) 伏安特性 134 典型全控型器件 門極可關斷晶閘管 電力晶體管 電力場效應晶體管 絕緣柵雙極晶體管 135 典型全控型器件 （ 2） 關斷時間 toff （ 1） 開通時間 ton 不少 GTO都制造成逆導型 ， 類似于逆導晶閘管 ， 需承受反壓時 ， 應和電力二極管串聯(lián) 。 產品說明書中給 PcM時同時給出殼溫 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的結構和電氣圖形符號 (2)電力 MOSFET的工作原理 導電 ： 在柵源極間加正電壓 UGS –當 UGS大于 UT時， P型半導體反型成 N型而成為 反型層 ，該反型層形成 N溝道而使 PN結 J1消失，漏極和源極導電 。 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的轉移特性和輸出特性 a) 轉移特性 b) 輸出特性 轉移特性 —— IC與UGE間的關系 (開啟電壓 UGE(th)) 輸出特性 ?分為三個區(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 還可以進一步 提高 ，同時保持開關頻率高的特點 。 MCT（ MOS Controlled Thyristor） —— MOSFET與晶閘管的復合 162 靜電感應晶體管 SIT 多子導電的器件 ， 工作頻率與電力 MOSFET相當 ， 甚至更高 ， 功率容量更大 ， 因而適用于高頻大功率場合 。 SITH（ Static Induction Thyristor） —— 場控晶閘管（ — FCT） 164 集成門極換流晶閘管 IGCT 20世紀 90年代后期出現 ， 結合了 IGBT與 GTO的優(yōu)點 ，容量與 GTO相當 ， 開關速度快 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 。 復合緩沖電路 ——關斷緩沖電路和開通緩沖電路的結合 。 動態(tài)不均壓 ：由于器件動態(tài)參數和特性的差異造成的不均壓。 均流措施 ： 挑選特性參數盡量一致的器件 。 IGBT并聯(lián)運行的特點 在 1/2或 1/3額定電流以下的區(qū)段 ， 通態(tài)壓降具有 負 溫度系