文档介绍：第一章:电力二极管和晶闸管
第一节电力二极管
第二节晶闸管
第三节双向晶闸管及其他派生晶闸管
本章小节
1
A
K
A
K
a)
第一节电力二极管
电力二极管是指可以承受高电压大电流具有较大耗散功率的二极管,它与其他电力电子器件相配合,作为整流、续流、电压隔离、钳位或保护元件,在各种变流电路中发挥着重要作用;
它的基本结构、工作原理和伏安特性与信息电子电路中的二极管相同,以半导体PN结为基础;
主要类型有普通二极管、快恢复二极管和肖特基二极管;
由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成,从外形上看,大功率的主要有螺栓型和平板型两种封装,小功率的和普通二极管一致。
I
K
A
P
N
J
b)
c)
图1-1 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
2
1 PN结与电力二极管的工作原理
2 电力二极管的基本特性
3 电力二极管的主要参数
4 电力二极管的主要类型
第一节:电力二极管—功率型、不可控器件
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Power Diode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。
第一节:电力二极管—功率型、不可控器件
整流二极管及模块
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基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一样。
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。
图1-2 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
PN结与电力二极管的工作原理
A
K
A
K
a)
I
K
A
P
N
J
b)
c)
A
K
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状态参数
正向导通
反向截止
反向击穿
电流
正向大
几乎为零
反向大
电压
维持1V
反向大
反向大
阻态
低阻态
高阻态
——
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(两种形式)
可能导致热击穿
PN结与电力二极管的工作原理
PN结的状态
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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。
电容影响PN结的工作频率,尤其是高速的开关状态。
PN结与电力二极管的工作原理
PN结的电容效应:
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主要指其伏安特性
门槛电压UTO,正向电流IF开始明显增加所对应的电压。
与IF对应的电力二极管两端的电压即为其正向电压降UF 。
承受反向电压时,只有微小而数值恒定的反向漏电流。
图1-4 电力二极管的伏安特性
电力二极管的基本特性
1) 静态特性
I
O
I
F
U
TO
U
F
U
8
2) 动态特性
——二极管的电压-电流特性随时间变化的
——结电容的存在
电力二极管的基本特性
b)
U
FP
u
i
i
F
u
F
t
fr
t
0
2V
a)
IF
U
F
t
F
t
0
t
rr
t
d
t
f
t
1
t
2
t
U
R
U
RP
I
RP
d
i
F
d
t
d
i
R
d
t
图1-5 电力二极管的动态过程波形 a) 正向偏置转换为反向偏置
b) 零偏置转换为正向偏置
延迟时间:td= t1- t0,
电流下降时间:tf= t2- t1
反向恢复时间:trr= td+ tf
恢复特性的软度:下降时间与延迟时间的比值tf /td,或称恢复系数,用Sr表示。
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正向压降先出现一个过冲UFP,经过一段时间才趋于接近稳态压降的某个值(如 2V)。
正向恢复时间tfr。
电流上升率越大,UFP越高。
U
FP
u
i
i
F
u
F
t
fr
t
0
2V
图1-5(b)开通过程
电力二极管的基本特性
开通过程:
关断过程
须经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力,进入截止状态。
关断之前有较大的反向电流出现,并伴随有明显的反向电压过冲。
I
F
U
F
t
F
t
0
t
rr
t
d
t
f
t
1
t
2
t
U
R
U
RP
I
RP
d
i
F
d
t
d
i
R
d
t
图1-5(b)关断过程
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