文档介绍：1)概念:
电力电子器件(Power Electronic Device)
——可直接用于主电路中,实现电能的变换或控制的电子器件。
主电路(Main Power Circuit)
——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)分类:
电真空器件(汞弧整流器、闸流管)
半导体器件(采用的主要材料硅)仍然

能处理电功率的能力,一般远大于处理信息的电子器件。
电力电子器件一般都工作在开关状态。
电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。
电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件,一般都要安装散热器。
同处理信息的电子器件相比的一般特征:
电力电子系统:由控制电路、驱动电路、保护电路和以电力电子器件为核心的主电路组成。
图1-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成
控
制
电
路
检测
电路
驱动
电路
R
L
主电路
V
1
V
2
保护电路
在主电路和控制电路中附加一些电路,以保证电力电子器件和整个系统正常可靠运行
电气隔离
控制电路
半控型器件(Thyristor)
——通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。
全控型器件(IGBT,MOSFET)
——通过控制信号既可控制其导通又可控制其关断,又称自关断器件。
不可控器件(Power Diode)
——不能用控制信号来控制其通断, 因此也就不需要驱动电路。
按照器件能够被控制的程度,分为以下三类:
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。
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。
按照驱动电路信号的性质,分为两类:
单极型
——内部只有一种极性载流子参与导电,特点:开关速度快。(功率场效应管 MOSFET)
双极型
——内部由电子和空穴两种载流子参与导电,特点:通态压降低,电流容量大。(晶闸管 SCR)
混合型
IGBT
按照内部载流单元,分为两类:
电力二极管
结构和原理:
Power Diode结构简单,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;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,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。
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
N型半导体和P型半导体结合后构成PN结。
图1-3 PN结的形成
四价硅
五价砷
三价硼
PN结与电力二极管的工作原理
扩散运动和漂移运动最终达到动态平衡,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。
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。
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。
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
电力二极管的静态特性
I
O
I
F
U
TO
U
F
U