《电工电子技术》课件-功率二极管

功率二极管主要内容功率二极管的结构功率二极管的工作原理

功率二极管的参数功率二极管的特性功率半导体器件概述

电力电子变换过程中，通过开通和关断，对电能进行变换或控制的电子器件称为功率半导体器件，它是电力电子技术的基础。功率半导体器件的分类

功率半导体器件不可控器件半控型器件全控型器件按器件是否可控或被控制信号所控制的程度分功率半导体器件的分类

不可控器件是指无法用控制信号来控制其导通或关断的功率半导体器件。这类器件只有一种，就是功率二极管，其导通和关断由所承受的电压和流过的电流决定。功率半导体器件的分类

半控型器件是指通过控制信号可以控制其导通但不能控制其关断的功率半导体器件。这类器件主要是指晶闸管及其大部分派生器件。功率半导体器件的分类

全控型器件是指通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断的功率半导体器件。这类器件种类很多，如

BJT

、

MOSFET

、

IGBT

等，是目前电力电子变换器中最为常用的器件。功率半导体器件按驱动电气量的性质分电压控制型电流控制型按器件内电子和空穴两种载流子参与导电的情况分单极型器件双极型器件功率半导体器件的分类

功率半导体器件的分类

单极型器件是指只有一种载流子参与导电的功率半导体器件。常用的单极型器件主要是

MOSFET

。功率半导体器件的分类

双极型器件是指电子和空穴两种载流子均参与导电的功率半导体器件。常用的双极型器件包括晶闸管、BJT

和IGBT

等。功率二极管BJTMOSFETIGBT

高频功率半导体器件

功率二极管属于不可控电力电子器件，结构和工作原理简单，工作可靠，在电力电子变换器中应用非常广泛，常用于整流、续流和电压箝位。功率半导体器件的基本结构与工作原理

功率二极管是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成。基本结构电气符号图1功率二极管的基本结构和电气符号功率半导体器件的基本结构与工作原理

二极管处于正向电压作用下，则

PN

结导通，正向管压降很小；反之，若二极管处于反向电压下，则

PN

结截止，仅有极小的可忽略的小电流流过二极管。功率二极管的伏安特性

功率二极管的伏安特性曲线，即流过二极管的电流与其两端电压之间的关系。图2功率二极管伏安特性曲线功率二极管的伏安特性门坎电压Uth：当外加电压大于Uth

时，二极管导通，此后电流迅速上升。反向饱和电流IR当外加反向电压时，二极管反向截止，只有微小而恒定的反向漏电流IR。

击穿电压UB当反向电压超过UB

后，二极管将被击穿，反向电流迅速增加。

伏安特性正向导通压降UF在指定温度下，二极管流过某一稳态正向电流时对应的正向导通压降。功率二极管的主要参数额定正向平均电流IF

在指定结温、规定散热条件下，二极管允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。反向重复峰值电压URRM二极管工作时所能重复施加的反向最高峰值电压（即额定电压）通常是反向雪崩击穿电压

UB

的

2/3

。使用时，按电路中二极管电压应力的

1.5

倍来选取二极管额定电压。反向恢复时间

trr

：

从正向电流过零到反向电流下降到其峰值

10

%

的时间间隔。

PN

结不损坏所能承受的最高平均温度。功率二极管的主要参数最高允许结温

TjM

结温：功率二极管分为哪些类型？功率二极管的类型功率二极管普通二极管快恢复二极管肖特基二极管功率二极管的类型

普通二极管典型反向恢复时间较长，一般在

5μs

以上，电流定额由小于

1A

至数千安，电压由数十伏至数千伏以上。一般用于

1kHz

以下的整流电路，这类应用场合对反向恢复时间要求不高。功率二极管的类型

快恢复二极管是指反向恢复时间小于

5μs

的二极管，用于高频整流、直流变换和逆变。功率二极管的类型

肖特基