第2章电力电子器件.ppt
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电力电子技术第2章器件2_SCR
无法控制关断，半
a) 双晶体管模型 b) 工作原理
控型器件。
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电力电子技术第2章器件2_SCR
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理
定量分析：
•（1-1）
•（1-2）
•（1-3）
•（1-4）
式中1和2分别是晶体管V1和
V2的共基极电流增益；ICBO1和 ICBO2分别是V1和V2的共基极 漏电流。由以上式可得 ：
• 例：某晶闸管实际承担电流波形有效值为400A，则可 选额定电流为400/1.57=255A,考虑裕量，实际选额 定电流为500A的晶闸管。
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电力电子技术第2章器件2_SCR
晶闸管的主要参数
•3）动态参数
除开通时间tgt和关断时间tq外，还有：
断态电压临界上升率du/dt
——指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通 态转换的外加电压最大上升率。
• 关断： ➢ 电流低于维持电
流。 ➢ 阳极电压反极性。
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电力电子技术第2章器件2_SCR
2.3.3 晶闸管的主要参数
•1）电压定额
断态重复峰值电压UDRM
——在门极断路而结温为额定值时，允
许重复加在器件上的正向峰值电压。
反向重复峰值电压URRM
——在门极断路而结温为额定值时，允 许重复加在器件上的反向峰值电压。
图2-7 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理
•（1-5）
a) 双晶体管模型 b) 工作原理
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电力电子技术第2章器件2_SCR
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理
阻断状态：IG=0，1+2很小。流过晶闸管的漏电流稍
第二章 - 5_IGBT(电力电子技术)
主要解决挚 住效应
改善饱和压降和开 关特性：N+缓冲 层、P+层浓度、 厚度最佳化、新 寿命控制，饱和 压降、下降时间 微细化工艺 均降低了30%以 上。
有选择的寿命控制，饱 和压降和关断时间 下降到1.5V/0.1ms。
沟槽技术
19
2.5 其他新型电力电子器件
2.5.1 MOS控制晶闸管MCT 2.5.2 静电感应晶体管SIT 2.5.3 静电感应晶闸管SITH 2.5.4 集成门极换流晶闸管IGCT 2.5.5 基于宽禁带半导体材料的电力 电子器件
11
2.4.4 绝缘栅双极晶体管
■IGBT的主要参数 ◆前面提到的各参数。 ◆最大集射极间电压UCES ☞由器件内部的PNP晶体管所能承受的击穿 电压所确定的。 ◆最大集电极电流 ☞包括额定直流电流IC和1ms脉宽最大电流ICP。 ◆最大集电极功耗PCM ☞在正常工作温度下允许的最大耗散功率。
12
正向电流密度（A/sp.cm)
1000
IGBT
100 10 1 0.1 0 1 2
300V 600V 1200V 300V 600V 1200V
MOSFET
正向压降（V） 16
3
温度特性
功率MOSFET 导通时温升沟道电阻速增，200度时可达室温时的3倍。考 虑温升必须降电流定额使用。 IGBT 可在近200度下连续运行。导通时，MOS段的N通 道电阻具有正温度系数，Q2的射基结具有负温度系数，总 通态压降受温度影响非常小。
13
IGBT_5SNS 0300U120100
主要参数： • VCES 1200V • IC(DC) 300A • Tc(OP) -40~125oC • VCESAT IC300A ,VGE15V: 1.9V 25oC,2.1V125oC
电力电子技术_洪乃刚_第二章电力电子器件
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2、晶闸管的电流参数 通态平均电流和额定电流 通态平均电流IAV国际规 定是在环境温度为40°C和在规定冷却条件下，稳定结 温不超过额定结温时，晶闸管允许流过的最大正弦半 波电流的平均值。晶闸管以通态平均电流标定为额定 电流。 当通过晶闸管的电流不是正弦半波时，选择额定 电流就需要将实际通过晶闸管电流的有效值IT折算为 正弦半波电流的平均值，其折算过程如下： 通过晶闸管正弦半波电流的平均值 ：
晶闸管开通和关断过程
晶闸管在受反向电压关断时，反向阻断恢复时间 trr，正向电压阻断能力恢复的这段时间称为正向阻断 恢复时间tgr，晶闸管的关断时间toff=trr+tgr，约为 数百微秒。 （2）dv/dt和di/dt限制 晶闸管在断态时，如果加在阳极上的正向电压上 升率dv/dt很大会使晶闸管误导通，因此，对晶闸管正 向电压的dv/dt需要作一定的限制。 晶闸管在导通过程中，如果电流上升率di/dt很 大 会引起局部结面过热使晶闸管烧坏，因此，在晶闸 管导通过程中对di/dt也要有一定的限制。
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二、电力二极管的伏安特性
当施加在二极管上的正向电压大于UTO 时， 二极管导通。当二极管受反向电压时，二极管仅 有很小的反向漏电流（也称反向饱和电流）。
二极管的伏安特性
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三、电力二极管的主要参数
A、额定电压 B、额定电流 C、结温
电力二极管实物图
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A、电力二极管的额定电压 反向重复峰值电压和额定电压： 额定电压即是能够反复施加在二极管上，二极 管不会被击穿的最高反向重复峰值电压URRM，该电压 一般是击穿电压UB的2/3。在使用中额定电压一般取 二极管在电路中可能承受的最高反向电压（在交流 电路中是交流电压峰值），并增加一定的安全裕量。
电力电子技术第二章
电
力
电
子
技
术
2．2 电力电子器件基础
1．PN结的形成
完全纯净的、结构完整的半导体晶体称为本征半导体。在常温下，本征 半导体可以激发出少量的自由电子，并出现相应数量的空穴，这两种不同极 性的带电粒子统称为载流子。 用适当的方法在本征半导体内掺入微量的杂质，会使半导体的导电能力 发生显著的变化，这种半导体称为杂质半导体。因掺入杂质化合价的不同， 杂质半导体分为电子型（N型）半导体和空穴型（P型）半导体两类。 N型半导体的杂质为五价元素，在半导体晶体中能给出一个多余的电子， 故N型半导体内自由电子数远大于空穴数，则自由电子称为多数载流子（简 称多子），空穴称为少数载流子（简称少子）。而P型半导体中的杂质为三 价元素，能在半导体晶体中接受电子，使晶体中产生空穴，即P型半导体中 的空穴数远大于自由电子数，则空穴称为多数载流子，自由电子称为少数载 流子。
电
力
电
子
技
术
2．2．2电力电子器件的封装
图2-2是电力电子器件几种常见的封装形式
TO-220
TO-247
SOT-227
TO-64
TO-209
电
力
电
子
技
术
2．3 功率二极管
功率二极管（Power Diode） 属于不可控电力电子器件，是20世 纪最早获得应用的电力电子器件， 它在整流、逆变等领域都发挥着重 要的作用。基于导电机理和结构的 不同，二极管可分为结型二极管和 肖特基势垒二极管。 二极管的基本结构是半导体 PN结，具有单向导电性，正向偏 臵时表现为低阻态，形成正向电流， 称为正向导通；而反向偏臵时表现 为高阻态，几乎没有电流流过，称 为反向截止。
电
《电力电子技术》西安交通大学_王兆安_第五版ppt课件
础元件和重要支撑技术。
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8
1.2 电力电子技术的发展史
■电力电子技术的发展史
图1-3 电力电子技术的发展史
◆一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用 电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。
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1.2 电力电子技术的发展史
◆晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎
明期。
☞抽水储能发电站的大型电动机需要用电力电子技术来 起动和调速。超导储能是未来的一种储能方式，它需要强 大的直流电源供电，这也离不开电力电子技术。
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20
1.3 电力电子技术的应用
☞新能源、可再生能源发电比如风 力发电、太阳能发电，需要用电力 电子技术来缓冲能量和改善电能质 量。当需要和电力系统联网 时，更 离不开电力电子技术。 ☞核聚变反应堆在产生强大磁场和 注入能量时，需要大容量的脉冲电 源，这种电源就是电力电子装置。 科学实验或某些特殊场合，常常需 要一些特种电源，这也是电力电子 技术的用武之地。
（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）为代表的全控型器 件迅速发展。全控型器件的特点是，通过对门极（基极、栅极）的控 制既可使其开通又可使其关断。
☞采用全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制（PWM） 方式。相对于相位控制方式，可称之为斩波控制方式，简称斩控方式。
☞在80年代后期，以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合 型器件异军突起。它是MOSFET和BJT的复合，综合了两者的优点。 与此相对，MOS控制晶闸管（MCT）和集成门极换流晶闸管（IGCT） 复合了MOSFET和GTO。
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26
2.1.1 电力电子器件的概念和特征
■电力电子器件的特征 ◆所能处理电功率的大小，也就是其承受电压和 电流的能力，是其最重要的参数，一般都远大于 处理信息的电子器件。
2.电力电子器件 (2) - 半控型器件解析
2 I G I CBO1 I CBO2
1 ( 1 2 )
电流。由以上式可得 ：
12
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
(Power Electronics) 电 力 电 子 技 术
2018/10/8
在低发射极电流下 是很小的，
而当发射极电流建立起来之后，
迅速增大。
求。它具有体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维护
简单、操作方便和寿命长等特点，获得了广泛的应用。 晶闸管也有许多派生器件，如快速晶闸管（FST）、双 向晶闸管（TRIAC）、逆导晶闸管（RCT）和光控晶闸 管（LCT）等。
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电力电子器件
(Power Electronics)
4
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电 力 电 子 技 术
2.3 半控型器件——晶闸管 晶闸管 (Thyristor) ：晶体闸流管，可控硅整流器（ Silicon Controlled Rectifier——SCR） 1956年美国贝尔实验室（Bell Lab）发明了晶闸管 1957 年美国通用电气公司（ GE ）开发出第一只晶闸管产 品 1958 年商业化，开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应 用的崭新时代 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代 能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场 合具有重要地位 晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型——普通晶闸管
密联接且安装方便。
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
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1 ( 1 2 )
电流。由以上式可得 ：
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(Power Electronics) 电 力 电 子 技 术
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在低发射极电流下 是很小的，
而当发射极电流建立起来之后，
迅速增大。
求。它具有体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维护
简单、操作方便和寿命长等特点，获得了广泛的应用。 晶闸管也有许多派生器件，如快速晶闸管（FST）、双 向晶闸管（TRIAC）、逆导晶闸管（RCT）和光控晶闸 管（LCT）等。
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2.3 半控型器件——晶闸管 晶闸管 (Thyristor) ：晶体闸流管，可控硅整流器（ Silicon Controlled Rectifier——SCR） 1956年美国贝尔实验室（Bell Lab）发明了晶闸管 1957 年美国通用电气公司（ GE ）开发出第一只晶闸管产 品 1958 年商业化，开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应 用的崭新时代 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代 能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场 合具有重要地位 晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型——普通晶闸管
密联接且安装方便。
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
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电力电子第2章 全控型电力电子器件b z
24/89
GTR、GTO、电力 MOSFET 和 IGBT 的特点比较表 器件 简称 GTR 名称 电力晶 体管 电气 符号 端子名 称 基极 优 点 缺 点
GTO
门极可 关断晶 闸管
1 3 2
电力场 P-MO 效应晶 SFET 体管 绝缘栅 IGBT 双极晶 体管
1 3 2
1
3
2
耐压高，电流大，开关特性 开关速度低，为电流驱动， 集电极 好，通流能力强，饱和压降 所需驱动功率大，驱动电路 低 复杂，存在二次击穿问题 发射极 阳极 电流关断增益很小，关断时 电压、电流容量大，适用于 门极负脉冲电流大，开关速 阴极 大功率场合，具有电导调制 度低，驱动功率大，驱动电 效应，其通流能力很强 路复杂，开关频率低 门极 漏极 开关速度快，输入阻抗高， 电流容量小，耐压低，一般 热稳定性好，所需驱动功率 只适用于功率不超过 10kW 源极 小且驱动电路简单，工作频 的电力电子装置 栅极 率高，不存在二次击穿问题 开关速度高，开关损耗小， 集电极 具有耐脉冲 电流冲 击的能 开 关 速 度 低 于 电 力 发射极 力，通态压降较低，输入阻 MOSFET,电压， 电流容量不 栅极 抗高，为电压驱动，驱动功 及 GTO，存在擎住效应 率小
漏源电压增加时， 漏极电流相应增加； 作为开关器件应用时， 应工作在该区域
截止区
UDS /V
UGS＜UGS(th)
雪崩区
无反向阻断能力
图2-21 电力MOSFET输出特性
UDS 过高
2)电力MOSFET的基本特征
2.转移特征
ID /A
D +
50 40 30 20 10 0 2
Tc=25o
Tc=125o
消失，晶体管的基极电流被切断，IGBT关断。
第二章全控型电力电子器件
3.特点
高频，容量大 反向耐压低（必须反接二极管） 模块化 驱动和保护有专用芯片
其他电力电子器件
MCT——MOS控制晶闸管 SIT——静电感应晶体管 SITH——静电感应晶闸管
1.单管GTR
单管GTR的基本工作原理与晶体管相同 作为大功率开关管应用时，GTR工作在截止和导
通两种状态。 主要特性是耐压高、电流大、开关特性好
2．达林顿GTR
单管 GTR的电流增益低，将给基极驱动电 路造成负担。达林顿结构是提高电流增益 一种有效方式。
达林顿结构由两个或多个晶体管复合而成， 可以是PNP型也可以是NPN型，其性质由 驱动管来决定
安全工作区
防止二次击穿，采用保护电路，同时考虑 器件的安全裕量，尽量使GTR工作在安全工作 区。
4.特点
全控型，电流控制型 二次击穿（工作时要防止） 中大容量，开关频率较低
第三节 功率场效应晶体管（MOSFET）
S G
N+ P N+
N+ P N+
沟道
N-
N+
D
D
D
G： 栅极
D： 漏极
G
G
第二节 GTR——电力晶体管
➢ 电力晶体管GTR （Giant Transistor，巨型晶体管） ➢ 耐 高 电 压 、 大 电 流 的 双 极 结 型 晶 体 管 （ Bipolar
Junction Transistor——BJT）， 英 文 有 时 候 也 称 为 Power BJT ➢ 在电力电子技术的范围内，GTR与BJT这两个名称等效。 应用 ➢ 20世纪80年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸管， 但目前又大多被IGBT和电力MOSFET取代
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② 电力电子器件一般都工作在开关状态。 ③ 实用中，电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。子
器 断态损耗： 阻断时器件上有微小的断态漏电流流过
件
主
要
开通损耗：在器件开通的转换过程中
损 开关损耗：
产生的损耗
耗
关断损耗：在器件关断的转换过程中
产生的损耗
2.1.1 电力电子器件的概念和特征
1、概念：
➢ 电力电子器件（ ）——可直接用于处理电能的主电 路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
➢ 主电路（ ）——电气设备或电力系统中，直接承担 电能的变换或控制任务的电路。
2、同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一 般特征：
① 能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要 的参数。
2.3 半控器件—晶闸管
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理 2.3.2 晶闸管的基本特性 2.3.3 晶闸管的主要参数 2.3.4 晶闸管的派生器件
➢ 晶闸管（）：晶体闸流管，可控硅整流器（ ——） ➢ 1956年美国贝尔实验室（ ）发明了晶闸管; ➢ 1957年美国通用电气公司（）开发出第一只晶闸管产品; ➢ 1958年商业化; ➢ 开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代; ➢ 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代; ➢ 能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合
➢ 按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的 性质，分为两类：
1) 电流驱动型
通过从控制端注入或者抽出电流来实现 导通或者关断的控制
2) 电压驱动型
仅通过在控制端和公共端之间施加一定的 电压信号就可实现导通或者关断的控制
➢ 按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情
况分为三类：
1) 单极型器件
➢恢复过程很短特别是反向恢复过程很短（5 s以下）的二极管， 也简称快速二极管.
3. 肖特基二极管
反向恢复时间很短（10~40）
正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲
在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于 快恢复二极管
其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小，效 率高
❖二极管的典型应用
S
EG
IK
K
b)
分析!
R
结论：触而导通，通 E A 而不断，断则反压。
➢ 其他几种可能导通的情况： ➢ 阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应 ➢ 阳极电压上升率过高 ➢ 结温较高 ➢ 光直接照射硅片，即光触发
➢只有门极触发（包括光触发）是最精确、迅速而可 靠的控制手段
2.3.2 晶闸管的基本特性
• 器通件过的控关制断由信其号在可主以电控路中制承其受导的通电而压和不电能流控决制定其关断。 2) 全控型器件
• 绝缘栅双极晶体管（ ——）
• 电通力过场控效应制晶信体号管既（可电力控）制其导通又可控制其关断， • 门又极称可自关断关晶断闸器管件（。）
3) 不可控器件
• 电力二极管（ ）
• 只定的有不动。两电能个路用端。控子制，器信件号的来通控和制断是其由通其断在,主因电此路也中承就受不的需电要压驱和电流决
1.静态特性（伏安特性）
IA 正向 导通
U RSM U RRM -U A
雪崩 击穿
IH
IG 2
IG1 IG=0
O
U DRM U bo +U A
U DSM
- IA
iA 100%
90%
10% 0 td tr
u AK
延迟时间
O
2. 动态特性
开通时间： 关断时间：
上升时间
t IRM
t
反向阻断 恢复时间
trr
具有重要地位.
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理 结构
A
G
KK
A A G
a)
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K b)
晶闸管的外形、结构和电气图形符号
a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
K G
A c)
A
P1
N1
N1
G
P2
P2
N2
K a)
工作原理
A
IA
PNP
V1
G IG
Ic1
Ic2
NPN V2
由一种载流子参与导电的器件
2) 双极型器件 3) 复合型器件
由电子和空穴两种载流子参与导电的器件
由单极型器件和双极型器件集成混合而成 的器件
2.2 不可控器件—电力二极管
2.2.3 电力二极管的主要参数 2.2.4 电力二极管的主要类型及典型应用
2.2.3 电力二极管的主要参数
1. 正向平均电流()
第2章电力电子器件
2.1电力电子器件概述 2.2不可控器件——电力二极管 2.3半控型器件——晶闸管 2.4典型全控型器件
❖电力电子器件的概 念、特点和分类等 问题。
❖
❖各种常用电力电子 器件的工作原理、 基本特性、主要参 数以及选择和使用 中应注意的一些问 题。
❖
2.1 电力电子器件的概述
2.1.1 电力电子器件的概念和特征 2.1.2 应用电力电子器件的系统组成 2.1.3 电力电子器件的分类
2.2.4 电力二极管的主要类型及典型应用
❖分类：
1. 普通二极管（ ） 又称整流二极管（ ） 多用于开关频率不高（1以下）的整流电路中 其反向恢复时间较长，一般在5 s以上，这在开关频率不高时 并不重要。 正向电流定额和反向电压定额可以达到很高，分别可达数千安 和数千伏以上。
2. 快恢复二极管（ ——）
2.1.2 应用电力电子器件的系统组成
➢电力电子系统：由控制电路、驱动电路和以电力电 子器件为核心的主电路组成。
控
检测
电路
制
电
驱动
路
电路
V 1 LR
V 2 主电路
2.1.3 电力电子器件的分类
➢按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，分为 以下三类：
1) 半控型器件
• 晶闸管（）及其大部分派生器件
U RRM tgr
晶闸管的开通和关断过程波形
正向阻断 恢复时间
2.3.3 晶闸管的主要参数
1. 电压定额
1) 断态重复峰值电压——正向折转电压的80%
2) 反向重复峰值电压 ——反向折转电压的80%
3) 通态（峰值）电压——额定电流管压降峰值
➢通常取晶闸管的和中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时， 额定电压要留有一定裕量,一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承 受峰值电压2~3倍。
额定电流——在指定的管壳温度（简称壳温，用表 示）和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波 电流的平均值。 2. 正向压降
指电力二极管在指定温度下，流过某一指定的稳态 正向电流时对应的正向压降。
3. 反向重复峰值电压 指对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压
4. 浪涌电流 指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频周 期的过电流。
器 断态损耗： 阻断时器件上有微小的断态漏电流流过
件
主
要
开通损耗：在器件开通的转换过程中
损 开关损耗：
产生的损耗
耗
关断损耗：在器件关断的转换过程中
产生的损耗
2.1.1 电力电子器件的概念和特征
1、概念：
➢ 电力电子器件（ ）——可直接用于处理电能的主电 路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
➢ 主电路（ ）——电气设备或电力系统中，直接承担 电能的变换或控制任务的电路。
2、同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一 般特征：
① 能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能力，是最重要 的参数。
2.3 半控器件—晶闸管
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理 2.3.2 晶闸管的基本特性 2.3.3 晶闸管的主要参数 2.3.4 晶闸管的派生器件
➢ 晶闸管（）：晶体闸流管，可控硅整流器（ ——） ➢ 1956年美国贝尔实验室（ ）发明了晶闸管; ➢ 1957年美国通用电气公司（）开发出第一只晶闸管产品; ➢ 1958年商业化; ➢ 开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代; ➢ 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代; ➢ 能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合
➢ 按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号的 性质，分为两类：
1) 电流驱动型
通过从控制端注入或者抽出电流来实现 导通或者关断的控制
2) 电压驱动型
仅通过在控制端和公共端之间施加一定的 电压信号就可实现导通或者关断的控制
➢ 按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情
况分为三类：
1) 单极型器件
➢恢复过程很短特别是反向恢复过程很短（5 s以下）的二极管， 也简称快速二极管.
3. 肖特基二极管
反向恢复时间很短（10~40）
正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲
在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于 快恢复二极管
其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小，效 率高
❖二极管的典型应用
S
EG
IK
K
b)
分析!
R
结论：触而导通，通 E A 而不断，断则反压。
➢ 其他几种可能导通的情况： ➢ 阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应 ➢ 阳极电压上升率过高 ➢ 结温较高 ➢ 光直接照射硅片，即光触发
➢只有门极触发（包括光触发）是最精确、迅速而可 靠的控制手段
2.3.2 晶闸管的基本特性
• 器通件过的控关制断由信其号在可主以电控路中制承其受导的通电而压和不电能流控决制定其关断。 2) 全控型器件
• 绝缘栅双极晶体管（ ——）
• 电通力过场控效应制晶信体号管既（可电力控）制其导通又可控制其关断， • 门又极称可自关断关晶断闸器管件（。）
3) 不可控器件
• 电力二极管（ ）
• 只定的有不动。两电能个路用端。控子制，器信件号的来通控和制断是其由通其断在,主因电此路也中承就受不的需电要压驱和电流决
1.静态特性（伏安特性）
IA 正向 导通
U RSM U RRM -U A
雪崩 击穿
IH
IG 2
IG1 IG=0
O
U DRM U bo +U A
U DSM
- IA
iA 100%
90%
10% 0 td tr
u AK
延迟时间
O
2. 动态特性
开通时间： 关断时间：
上升时间
t IRM
t
反向阻断 恢复时间
trr
具有重要地位.
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理 结构
A
G
KK
A A G
a)
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K b)
晶闸管的外形、结构和电气图形符号
a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
K G
A c)
A
P1
N1
N1
G
P2
P2
N2
K a)
工作原理
A
IA
PNP
V1
G IG
Ic1
Ic2
NPN V2
由一种载流子参与导电的器件
2) 双极型器件 3) 复合型器件
由电子和空穴两种载流子参与导电的器件
由单极型器件和双极型器件集成混合而成 的器件
2.2 不可控器件—电力二极管
2.2.3 电力二极管的主要参数 2.2.4 电力二极管的主要类型及典型应用
2.2.3 电力二极管的主要参数
1. 正向平均电流()
第2章电力电子器件
2.1电力电子器件概述 2.2不可控器件——电力二极管 2.3半控型器件——晶闸管 2.4典型全控型器件
❖电力电子器件的概 念、特点和分类等 问题。
❖
❖各种常用电力电子 器件的工作原理、 基本特性、主要参 数以及选择和使用 中应注意的一些问 题。
❖
2.1 电力电子器件的概述
2.1.1 电力电子器件的概念和特征 2.1.2 应用电力电子器件的系统组成 2.1.3 电力电子器件的分类
2.2.4 电力二极管的主要类型及典型应用
❖分类：
1. 普通二极管（ ） 又称整流二极管（ ） 多用于开关频率不高（1以下）的整流电路中 其反向恢复时间较长，一般在5 s以上，这在开关频率不高时 并不重要。 正向电流定额和反向电压定额可以达到很高，分别可达数千安 和数千伏以上。
2. 快恢复二极管（ ——）
2.1.2 应用电力电子器件的系统组成
➢电力电子系统：由控制电路、驱动电路和以电力电 子器件为核心的主电路组成。
控
检测
电路
制
电
驱动
路
电路
V 1 LR
V 2 主电路
2.1.3 电力电子器件的分类
➢按照器件能够被控制电路信号所控制的程度，分为 以下三类：
1) 半控型器件
• 晶闸管（）及其大部分派生器件
U RRM tgr
晶闸管的开通和关断过程波形
正向阻断 恢复时间
2.3.3 晶闸管的主要参数
1. 电压定额
1) 断态重复峰值电压——正向折转电压的80%
2) 反向重复峰值电压 ——反向折转电压的80%
3) 通态（峰值）电压——额定电流管压降峰值
➢通常取晶闸管的和中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时， 额定电压要留有一定裕量,一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承 受峰值电压2~3倍。
额定电流——在指定的管壳温度（简称壳温，用表 示）和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波 电流的平均值。 2. 正向压降
指电力二极管在指定温度下，流过某一指定的稳态 正向电流时对应的正向压降。
3. 反向重复峰值电压 指对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压
4. 浪涌电流 指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频周 期的过电流。