电力电子变换和控制技术.ppt

1、第2章半导体电力开关设备，2， 2半导体功率开关器件2.1功率二极管2.2双极结型功率晶体管2.3晶闸管及其衍生器件2.4栅极可截止晶闸管GTO 2.5功率场效应晶体管PMOSFET 2.6绝缘栅双极晶体管IGBT *2.7 * 2.8自控2.9半导体功率开关模块和功率集成电路本章总结3，2.1功率二极管，3，2.1.1半导体PN结，5，2.1.1半导体二极管的基本特性是单向导电性，在正向接合法时内部电场减弱，扩散运动比漂移运动强，掺杂在逆接法中，内部电场增强，漂移运动比扩散运动强，光热激发引起的少数载流子导电，等效电阻大。 5、6、2.1.2半导体二极管基本特性单向导电性、PN结高频等效电路

2、、7、7， 2.1.3半导体功率二极管重要残奥表、半导体功率二极管的重要残奥表主要在二极管使用中：开关特性是否因过电压破坏而过热烧损，8、额定电流的定义，正弦半波电流的峰值为Im时，正弦半波电流的峰值为Im时， 最大容许全周期均方根正向电流的定义：当二极管中流过的半波正弦电流的平均值为IFR时，与该发热等效的全周期均方根正向电流IFMS、10，二极管电流额定的含义，例如手动的某个电力二极管的额定电流为100A， 描述平均能够通过100A的正弦半波电流的正弦波能够通过的半波电流的振幅为314A任何波形的有效值允许通过157A的电流在上述所有情况下，功耗发热都不超过允许值。 从额定电流和最大容许全

3、周期均方根正向电流的公式中，11，选择二极管电流额定值的过程：求出电路中的二极管电流的有效值IFrms求出二极管电流额定值IFR，将有效值IFrms除以1.57，将选择的分配扩大到1.52倍，确保安全。12、半导体功率二极管的开关特性、开关过程并非立即完成从导通状态向截止状态的转变，而是经过短时间的转变过程，了解这个过程的长度、过渡过程的波形根据性能的不同，二极管有很大差异的开关过程， 对应于二极管的开关特性，以便于今后选择电力电子器件并理解电力电子电路的操作。、状态、过程、接通、断开、接通、断开、13、半导体功率二极管的开关特性(续)、二极管接通和反向恢复过程、14、半导体功率二极管的开关特

4、性(续)、二极管断开过程、15、 半导体功率二极管重要残奥仪表关于半导体功率二极管的使用特性和标准的一些重要残奥仪表包括：最大允许反向峰值电压、额定电流、最大允许全周期均方根、正向电流、最大允许非重复浪涌电流、最大允许PN结和壳温度结壳、壳散热器热阻反向恢复时间，16、 2.1.4二极管的基本应用、整流回流、17 2.2.1晶体管基极电流对集电极电流的控制作用2.2.2静态特性2.2.3功率晶体管使用残奥仪表和特性、BJT(Bipolar Junction Transistor )或gtt 2.2.1基极晶体管电流对集电极电流的控制作用，晶体管的结构和符号，19，2.2.1基极晶体管电流对集电

5、极电流的控制作用(续1 )，20， 2.2.1晶体管基极电流对集电极电流的控制作用(续2 )、基极22、2.2.3功率晶体管的使用残奥仪表和特性、图2.9基极状态不同时，集电极击穿电压、1 .集电极额定电压2 .集电极额定电流(最大允许电流) 3 .饱和电压降4 .基极电流的最大允许值5 .导通和截止时间6 .开关速度快饱和电压降低有二次破坏现象的大电流和高电压可以控制功率晶体管根据结构的不同耐压不易超过1500V，现在商品化的功率晶体管的额定电压、电流已经淘汰，24，2.3晶闸管及其衍生器件，25， 2.3.1反电阻型晶体管SCR的两个晶体管正反馈2.3.2反导型晶体管RCT 2.3.3光控

6、制晶体管LCT 2.3.4三端双向可控硅igbt，强制将电流降低到维持电流以下如果各波形的最大值为Im=100A，则试着修正各波形的电流的平均值Id1、Id2、Id3和电流有效值I1、I2、I3。 考虑到2倍的电流安全馀量，能选择额定电流100A的晶闸管满足要求吗？ 例2-1，30，2.3.2反导型晶闸管RCT，图2.13反导型晶闸管等值电路和符号，31，2.3.3光控晶闸管LCT，图2.14光控晶闸管符号和等值电路，32，图2。 T2的电流分配系数大，T1，T2饱和深度浅，2.4栅极可截止的晶闸管GTO，34，2.5功率场效应晶体管PMOSFET，P-MOSFET基本结构，符号和外接电路，3

7、5，2.5功率场效应晶体管PMOSFET (续1 )， 2.5功率场效应晶体管PMOSFET (续2 )、截止、导通、37、PMOSFET的情况可以用其迁移特性和输出特性来表示：2.5功率场效应晶体管PMOSFET (续3 )、38、2.6绝缘栅双极晶体管IGBT GE1，v，GE2，v，GE3，v，RM，0，(c )输出特性，正向截止区域，v，GE，v，BR，集电极电压过高，截止速度过快，Rbr上的电压过大，使T2导通，失去IGBT的截止能力引擎效应的原因： 41、二极管和晶闸管模块、2.9半导体功率开关模块和功率集成电路、42、达林顿晶体管功率模块、2.9半导体功率开关模块和功率集成电路(

8、续1 )、43、MOSFET功率模块、 2.9根据半导体功率开关模块和功率集成电路2.9半导体功率开关模块和功率集成电路(续3 )、45、小结、开关器件的导通、截止控制性，开关器件可以分为3种：不可控制器件：只控制二极管d 半控设备：仅普通晶闸管SCR属于半控设备。 可以控制开始导通时序，并且SCR即使在SCR导通之后也继续导通。 全控制型器件：晶体管BJT、可截止晶闸管GTO、场效应晶体管P-MOSFET、绝缘栅极晶体管IGBT都是全控制型器件，对栅极(或基极或栅极)施加驱动信号开关设备分为电流控制型开关设备和电压控制型开关设备： SCR、BJT和GTO是电流驱动控制型设备PMOSFET，IGBT都是电压驱动控制型设备的晶体管BJT是正、持续的基极为了加速其断开，希望能够供给负的脉冲电流。 P-MOSFET和IGBT要求在正的持续的驱动电压下导通而保持导通状态，要求在负的持续的电压下截止而保持可靠的截止状态。 电压型驱动器件的驱动功率都远小于电流型开关器件，驱动电路也比较简单可靠。47、常用功率半导体开关器件的性能比