《电力电子应用技术》课程PPT教学课件（讲稿）第二讲 电力电子器件及其驱动电路（主讲：唐振）

电力电子技术 Power Electronic Technology 唐振

电力电子技术 Power Electronic Technology 唐 振

第二讲电力电子器件及其驱动电路 2.1电力二极管 2.2门极可关断晶闸管 2.3电力场效应晶体管 2,4绝缘栅双极晶体管 2.5MoS控制晶闸管 2.6其它新型功率器件 合p

第二讲 电力电子器件及其驱动电路 2.1 电力二极管 2.2 门极可关断晶闸管 2.3 电力场效应晶体管 2.4 绝缘栅双极晶体管 2.5 MOS控制晶闸管 2.6 其它新型功率器件

2.1电力二极管 2.1.1NN结与电力二极管的工作原理 2.1.2电力二极管的基本特性 2.1.3电力二极管的主要参数 2.1,4电力二极管的主要类型 返回 合p

2.1 电力二极管 2.1.1 PN结与电力二极管的工作原理 2.1.2 电力二极管的基本特性 2.1.3 电力二极管的主要参数 2.1.4 电力二极管的主要类型 返回

2.1.1卩N结与电力二极管的工作原理 >电力二极管结构和原理简单,工作可靠, 自20世纪50年代初期就获得应用 快恢复二极管和肖特基二极管,分别在 中、高频整流和逆变,以及低压高频整 流的场合,具有不可替代的地位 返回 合p

2.1.1 PN结与电力二极管的工作原理 ➢ 电力二极管结构和原理简单，工作可靠， 自20世纪50年代初期就获得应用 ➢ 快恢复二极管和肖特基二极管，分别 在 中、高频整流和逆变，以及低压高频整 流的场合，具有不可替代的地位 返回

2.1.1卩N结与电力二极管的工作原狸 电力二极管基本结构和工作原理与信息电子电路 中的二极管一样以半导体PN结为基础 由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组 成的 从外形上看,主要有螺栓型和平板型两种封装 合p

2.1.1 PN结与电力二极管的工作原理 ➢ 电力二极管基本结构和工作原理与信息电子电路 中的二极管一样以半导体PN结为基础 ➢ 由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组 成的 ➢ 从外形上看，主要有螺栓型和平板型两种封装

2.1.1卩N结与电力二极管的工作原狸 K PINH b) K 图2-1电力二极管的外形、结构和电气图形符号 )外形b)结构c)电气图形符号 合p

2.1.1 PN结与电力二极管的工作原理 图2－1 电力二极管的外形、结构和电气图形符号 a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号 A K A K a) I A K P N J b) c)

2.1.1卩N结乌电力二极管的工作原理 N型半导体和P型半导体结合后构成PN结。交界处电子和空穴的 浓度差别,造成了各区的多子向另一区的扩散运动,到对方区内 成为少子,在界面两侧分别留下了带正、负电荷但不能任意移动 的杂质离子。这些不能移动的正、负电荷称为空间电荷)。空间 电荷建立的电场被称为内电场或自建电场,其方向是阻止扩散运 动的,另一方面又吸引对方区内的少子(对本区而言则为多子) 向本区运动,即漂移运动。扩散运动和漂移运动既相互联系又是 对矛盾,最终达到动态平衡,正、负空间电荷量达到稳定值 形成了一个稳定的由空间电荷构成的范围,被称为空间电荷区, 按所强调的角度不同也被称为耗尽层、阻挡层或势垒区 合p

2.1.1 PN结与电力二极管的工作原理 ➢ N型半导体和P型半导体结合后构成PN结。交界处电子和空穴的 浓度差别，造成了各区的多子向另一区的扩散运动，到对方区内 成为少子，在界面两侧分别留下了带正、负电荷但不能任意移动 的杂质离子。这些不能移动的正、负电荷称为空间电荷）。空间 电荷建立的电场被称为内电场或自建电场，其方向是阻止扩散运 动的，另一方面又吸引对方区内的少子（对本区而言则为多子） 向本区运动，即漂移运动。扩散运动和漂移运动既相互联系又是 一对矛盾，最终达到动态平衡，正、负空间电荷量达到稳定值， 形成了一个稳定的由空间电荷构成的范围，被称为空间电荷区， 按所强调的角度不同也被称为耗尽层、阻挡层或势垒区

2.1.1卩N结与电力二极管的工作原理 内电场 Q1④ 9|⊕|,由 P型区 空间电荷区 N型区 图2-2PN结的形成 PN结的正向导通状态 电导调制效应使得PN结在正向电流较大时压降仍然很低,维 持在1V左右,所以正向偏置的PN结表现为低阻态 合p

2.1.1 PN结与电力二极管的工作原理 ➢ PN结的正向导通状态 电导调制效应使得PN结在正向电流较大时压降仍然很低，维 持在1V左右，所以正向偏置的PN结表现为低阻态 图2－2 PN结的形成 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- ·+ ·+ ·+ ·+ ·+ ·+ ·+ ·+ ·+ ·+ · + · + ·+ ·+ ·+ - + - + - + - + - + P型区 空间电荷区 N型区 内电场

2.1.1PN结与电力二极管的工作原理 PN结的反向截止状态 PN结的单向导电性二极管的基本原理就在于PN 结的单向导电性这一主要特征 >PN结的反向击穿 有雪崩击穿和齐纳击穿两种形式,可能导致热击穿 >PN结的电容效应: PN结的电荷量随外加电压而变化,呈现电容效应, 称为结电容C1,又称为微分电容。结电容按其产生 机制和作用的差别分为势垒电容C和扩散电容CD 合p

2.1.1 PN结与电力二极管的工作原理 ➢ PN结的反向截止状态 PN结的单向导电性 二极管的基本原理就在于PN 结的单向导电性这一主要特征 ➢ PN结的反向击穿 有雪崩击穿和齐纳击穿两种形式，可能导致热击穿 ➢ PN结的电容效应： PN结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应， 称为结电容CJ，又称为微分电容。结电容按其产生 机制和作用的差别分为势垒电容CB和扩散电容CD

2.1.1PN结与电力二极管的工作原理 势垒电容只在外加电压变化时才起作用,外加电压频率越高 势垒电容作用越明显。势垒电容的大小与PN结截面积成正比,与 阻挡层厚度成反比 扩散电容仅在正向偏置时起作用。在正向偏置时,当正向电压 较低时,势垒电容为主;正向电压较高时,扩散电容为结电容主 要成分 结电容影响FN结的工作频率,特别是在高速开关的状态下,可 能使其单向导电性变差,甚至不能工作,应用时应加以注意。 合p

2.1.1 PN结与电力二极管的工作原理 • 势垒电容只在外加电压变化时才起作用，外加电压频率越高， 势垒电容作用越明显。势垒电容的大小与PN结截面积成正比，与 阻挡层厚度成反比 • 扩散电容仅在正向偏置时起作用。在正向偏置时，当正向电压 较低时，势垒电容为主；正向电压较高时，扩散电容为结电容主 要成分 • 结电容影响PN结的工作频率，特别是在高速开关的状态下，可 能使其单向导电性变差，甚至不能工作，应用时应加以注意