第1章电力电子器件 第1章电力电子器件 L.1整流器件的应用 1.2晶闸管(SCR) 13电力晶体管和电力场效应晶体管 1.4绝缘栅双极型晶体管 1.5其他电力电子器件 习题与思考题 BACK
第1章 电力电子器件 第1章 电力电子器件 1.1 整流器件的应用 1.2 晶闸管(SCR) 1.3 电力晶体管和电力场效应晶体管 1.4 绝缘栅双极型晶体管 1.5 其他电力电子器件 习题与思考题
第1章电力电子器件 ●。● 1.1整流器件的应用 1.1.1功率二极管的基本特性 功率二极管又称为电力二极管，可以承受高电压大电流且 具有较大的耗散功率，是由一个面积较大的PN结和两端引线封 装组成的，引出的两个电极分别称为阳极A和阴极K。功率二极 管与中小功率二极管的结构、工作原理和伏安特性相似。图1'1 所示为功率二极管的结构和图形符号。当二极管处于正向电压 作用下，管子两端正偏压很小（约为1V左右）时，PN结导通， 正向管压降（正向平均电压，约为0.451V左右)很小；反 之，若二极管处于反向电压作用下（应小于击穿电压），PN反 向，二极管处于阻断状态，仅有极小的可忽略的漏电流流过。 由于二极管的导通速度和反向恢复时间相对于电力电路的暂态 变化过程快得多，因此可以把三极管看成是理想开号
第1章 电力电子器件 1.1 整流器件的应用 1.1.1 功率二极管的基本特性 功率二极管又称为电力二极管，可以承受高电压大电流且 具有较大的耗散功率，是由一个面积较大的PN结和两端引线封 装组成的，引出的两个电极分别称为阳极A和阴极K。功率二极 管与中小功率二极管的结构、工作原理和伏安特性相似。图1'1 所示为功率二极管的结构和图形符号。当二极管处于正向电压 作用下，管子两端正偏压很小（约为1 V左右）时，PN结导通， 正向管压降（正向平均电压UF，约为0.45～1 V左右）很小；反 之，若二极管处于反向电压作用下（应小于击穿电压），PN反 向，二极管处于阻断状态，仅有极小的可忽略的漏电流流过。 由于二极管的导通速度和反向恢复时间相对于电力电路的暂态 变化过程快得多， 因此，可以把二极管看成是理想开关
第1章电力电子器件 A K K P N X 品依必浮出之尝V① 图1一1功率二极管的结构和图形符号
第1章 电力电子器件 图1－1 功率二极管的结构和图形符号
第1章电力电子器件 功率二极管主要参数的选择原则与普通二极管有所不同。 在规定的环境温度和标准散热条件下，元件允许长时间连续流 过50Hz正弦半波的电流平均值，将此电流值取规定系列的电流 等级，作为元件的额定正向平均电流，简称额定电流。其有 效值应大于管子在工作中可能流过的最大电流有效值。考虑 到元件的过载能力较小，因此选择时一般选择1.5~2倍的安全 裕量，即按照 .=525 (1-1) 取相应标准系列值
第1章 电力电子器件 功率二极管主要参数的选择原则与普通二极管有所不同。 在规定的环境温度和标准散热条件下，元件允许长时间连续流 过50 Hz正弦半波的电流平均值，将此电流值取规定系列的电流 等级，作为元件的额定正向平均电流IF，简称额定电流。其有 效值应大于管子在工作中可能流过的最大电流有效值IDM。考虑 到元件的过载能力较小，因此选择时一般选择1.5～2倍的安全 裕量， 1.57 (1.5 ~ 2) I DM I F = （1-1） 取相应标准系列值
第1章电力电子器件 在额定结温条件下，取元件反向伏安特性不重复峰值电压 值URSM的8O%称为反向重复峰值电压URRM将URRM值取规定的 电压等级作为该元件的额定电压。反向重复峰值电压URRM的 选择原则应为管子所工作的电路中可能承受到的最大反向瞬时 值电压UoM2~3倍，即 URRM =(23)UDM (1-2) 取相应标准系列值
第1章 电力电子器件 在额定结温条件下，取元件反向伏安特性不重复峰值电压 值URSM的80%称为反向重复峰值电压URRM，将URRM值取规定的 电压等级作为该元件的额定电压。反向重复峰值电压URRM 的 选择原则应为管子所工作的电路中可能承受到的最大反向瞬时 值电压UDM 2～3倍，即 URRM UDM = (2～3) （1-2） 取相应标准系列值
第1章电力电子器件 1.整流二极管 整流二极管的特点是通态正向压降很低，反向阻断电压和 工作电流可以高达几千伏和几千安，但反向恢复时间较长。 整流二极管多用于开关频率不高的场合，一般开关频率在1 kHz以下使用。 2.快速恢复二极管 快速恢复二极管的特点是恢复时间短，尤其是反向恢复时 间短，一般在5μs以内，多用于与可控开关配合的高频电路 中
第1章 电力电子器件 1. 整流二极管 整流二极管的特点是通态正向压降很低，反向阻断电压和 工作电流可以高达几千伏和几千安，但反向恢复时间较长。 整流二极管多用于开关频率不高的场合，一般开关频率在1 kHz以下使用。 2. 快速恢复二极管 快速恢复二极管的特点是恢复时间短，尤其是反向恢复时 间短，一般在5 μs以内，多用于与可控开关配合的高频电路 中
第1章电力电子器件 3.肖特基二极管 肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础 的二极管，其反向恢复时间更短，一般为几十s。它适用于 较低输出电压和要求较低正向管压降（典型值为0.3V)的换 流电路中
第1章 电力电子器件 3. 肖特基二极管 肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础 的二极管，其反向恢复时间更短，一般为几十ns。它适用于 较低输出电压和要求较低正向管压降（典型值为0.3 V）的换 流电路中
第1章电力电子器件 1.1.2二极管的基本应用 1.续流 如图1一2(a)所示，为防止在开关器件S切断电感电路时， 电感产生的反向电势与电源叠加很大而对开关器件造成损坏， 特接入二极管，给电感电流提供一个继续流动的回路，以保 证开关管$在关断时其两端电压不超过电源电压队，从而有效 地避免因电感关断而在开关器件两端出现的高压
第1章 电力电子器件 1.1.2 1． 续流 如图1－2(a)所示，为防止在开关器件S切断电感电路时， 电感产生的反向电势与电源叠加很大而对开关器件造成损坏， 特接入二极管，给电感电流提供一个继续流动的回路，以保 证开关管S在关断时其两端电压不超过电源电压US，从而有效 地避免因电感关断而在开关器件两端出现的高压
第1章电力电子器件 2.限幅 如图1-2(b)所示，当输入信号U、变化范围很大时，利用 二极管可以使信号电压的幅值限制在某个范围之内。设二极管 的阈值电压为Uh,当UU时二极管导通，二极管被限制为正向导通电压。硅 管的导通电压为0.7V,锗管的导通电压为0.3V。通过把几个二 极管串联起来就可以得到不同的限副值
第1章 电力电子器件 2．限幅 如图1-2（b）所示，当输入信号US变化范围很大时，利用 二极管可以使信号电压的幅值限制在某个范围之内。设二极管 的阈值电压为Uth，当US Uth时二极管导通，二极管被限制为正向导通电压。硅 管的导通电压为0.7V，锗管的导通电压为0.3V。通过把几个二 极管串联起来就可以得到不同的限副值
第1章电力电子器件 3.钳位 如图1-2(c)所示，当负载R改变时，只要二极管处于正偏 导通时，则输出电压将U。等于电源电压U,和二极管U的压降之 和，与负载R无关。即被钳位到。当二极管反偏截止，将随R 的改变而改变，钳位电路失去作用。 4.稳压 稳压管的正常工作区是在反向击穿区，当二极管被反向击 穿后，反向端电压基本不变。如图1-2(d)所示，当电源电压 改变时，通过稳压二极管的反向电流改变，使串联电阻R上的 压降改变，而使负载电压U。基本不变
第1章 电力电子器件 3．钳位 如图1-2（c）所示，当负载RL改变时，只要二极管处于正偏 导通时，则输出电压将UO等于电源电压Us和二极管UF的压降之 和，与负载RL无关。即被钳位到。当二极管反偏截止，将随RL 的改变而改变，钳位电路失去作用。 4．稳压 稳压管的正常工作区是在反向击穿区，当二极管被反向击 穿后，反向端电压基本不变。如图1-2（d）所示，当电源电压 改变时，通过稳压二极管的反向电流改变，使串联电阻R上的 压降改变，而使负载电压UO基本不变