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電力電子器件概述(3)-展示頁

2025-05-22 02:34本頁面
  

【正文】 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 。 U FP u i i F u F t fr t 0 2V 開通過程 : 關(guān)斷過程 須經(jīng)過一段短暫的時(shí)間才能重新獲得反向阻斷能力 , 進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài) 。 正向恢復(fù)時(shí)間 tfr。 承受反向電壓時(shí) , 只有微小而數(shù)值恒定的反向漏電流 。 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開始明顯增加所對(duì)應(yīng)的電壓 。 從外形上看 , 主要有螺栓型和平板型兩種封裝 。 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 。 按照驅(qū)動(dòng)電路信號(hào)的性質(zhì),分為兩類: 8 ? 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 。 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 —— 通過從控制端注入或者抽出電流來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者 關(guān)斷的控制。 全控型器件( IGBT,MOSFET) —— 通過控制信號(hào)既可控制其導(dǎo)通又可控制其關(guān) 斷,又稱自關(guān)斷器件。 主要損耗 通態(tài)損耗 斷態(tài)損耗 開關(guān)損耗 關(guān)斷損耗 開通損耗 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。 3)同處理信息的電子器件相比的一般特征: 4 通態(tài)損耗 是器件功率損耗的主要成因。 電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。 2)分類 : 電真空器件 (汞弧整流器、閘流管 ) 半導(dǎo)體器件 (采用的主要材料硅) 仍然 電力電子器件 電力電子器件概述 3 能處理電功率的能力,一般遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。 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。1 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 等問題。 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)注意問題。 主電路( Main Power Circuit) —— 電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中,直接承擔(dān)電能的變換或控制任務(wù)的電路。 電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。 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。 器件開關(guān)頻率較高時(shí), 開關(guān)損耗 可能成為器件功率損耗的主要因素。 圖 11 電力電子器件在實(shí)際應(yīng)用中的系統(tǒng)組成 控 制 電 路 檢測(cè) 電路 驅(qū)動(dòng) 電路 R L 主電路 V 1 V 2 保護(hù)電路 在主電路和控制電路中附加一些電路,以保證電力電子器件和整個(gè)系統(tǒng)正??煽窟\(yùn)行 電氣隔離 控制電路 6 半控型器件( Thyristor) —— 通過控制信號(hào)可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷。 不可控器件 (Power Diode) —— 不能用控制信號(hào)來控制其通斷 , 因此也就不需要驅(qū)動(dòng)電路。 電壓驅(qū)動(dòng)型 —— 僅通過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。 ? 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 。 由一個(gè)面積較大的PN結(jié)和兩端引線以及封裝組成的 。 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 。 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 。 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)過沖 UFP( 電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng) ) , 經(jīng)過一段時(shí)間才趨于接近穩(wěn)態(tài)壓降的某個(gè)值 ( 如 2V) 。 電流上升率越大 , UFP越高 。 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沖( 線路電感的作用 ) 。 若正弦電流的最大值為 Im, 則額定電流為 1) 正向平均電流 IF(AV) 2) 正向壓降 UF 在指定溫度下,流過某一指定的穩(wěn)態(tài)正向電流時(shí)對(duì)應(yīng)的正向壓降。 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 。 TJM通常在 125~175?C范圍之內(nèi) 。 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 , 這在開關(guān)頻率不高時(shí)并不重要 。 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)。 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 。 肖特基二極管的 優(yōu)點(diǎn) 反向恢復(fù)時(shí)間很短 ( 10~40ns) 。 反向耐壓較低時(shí)其正向壓降明顯低于快恢復(fù)二極管 。 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) 。 1957年美國(guó)通用電氣公司開發(fā)出第一只晶閘管產(chǎn)品 。 開辟了電力電子技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的嶄新時(shí)代 。 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 。 晶閘管的工作條件的試驗(yàn)電路 ?當(dāng) SCR的陽極和陰極電壓 UAK0,無論門極 G加什么電壓, SCR始終處于關(guān)斷狀態(tài); ?UAK0時(shí),只有 EGk0, SCR才能導(dǎo)通。 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),無論 SCR原來的狀態(tài),都會(huì)使 R熄滅,即此時(shí) SCR關(guān)斷。如果繼續(xù)降低 I,則 SCR同樣會(huì)關(guān)斷。 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。 V V2飽和 24 在低發(fā)射極電流下 ? 是很小的,而當(dāng)發(fā)射極電流建立起來之后,? 迅速增大( ?1 ?2 )。 流過晶閘管的漏電流稍大于兩個(gè)晶體管漏電流之和 。 IA實(shí)際由外電路 決定 。 只有門極觸發(fā)是最精確 、 迅速而可靠的控制手段 。 承受正向電壓時(shí) , 僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通 。 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 。 正向電壓超過正向轉(zhuǎn)折電壓 Ubo,則漏電流急劇增大,器件開通。 晶閘管本身的壓降很小 , 在 1V左右 。
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