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——电力二极管
——晶闸管
本章小结
电力电子电路的基础——电力电子器件
:
电力电子器件(powerelectronicdevice)——直接用于处理电能的主电路中,实现电能的变换或控制
主电路(mainpowercircuit)——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
:
电真空器件(***弧整流器、闸流管等电真空器件)
半导体器件(采用的主要材料仍然是硅)
主
要
损
耗
通态损耗:
断态损耗:
开关损耗:
开通损耗:在器件开通的转换过程中产生的损耗
关断损耗:在器件关断的转换过程中产生的损耗
对某些器件来讲,驱动电路向其注入的功率也是造成器件发热的原因之一
通常电力电子器件的断态漏电流极小,因而通态损耗是器件功率损耗的主要成因
器件开关频率较高时,开关损耗会随之增大而可能成为器件功率损耗的主要因素
导通时器件上有一定的通态压降
阻断时器件上有微小的断态漏电流流过
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
制
电
路
检测
电路
驱动
电路
R
L
主电路
V
1
V
2
图2-1电力电子器件在实际应用中的系统组成
控制电路按系统的工作要求形成控制信号,通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的通或断,来完成整个系统的功能。
有的电力电子系统中,还需要有检测电路。广义上往往其和驱动电路等主电路之外的电路都归为控制电路,从而粗略地说电力电子系统是由主电路和控制电路组成的。
主电路中的电压和电流一般都较大,而控制电路的元器件只能承受较小的电压和电流,因此在主电路和控制电路连接的路径上,如驱动电路与主电路的连接处,驱动电路与控制信号的连接处,以及主电路与检测电路的连接处,一般需要进行电气隔离,可通过其它手段如光、磁等来传递信号
应用电力电子器件的系统组成
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:
半控型器件
绝缘栅双极晶体管(Insulated-GateBipolarTransistor——IGBT)
电力场效应晶体管(电力MOSFET)
门极可关断晶闸管(GTO)
3)不可控器件
电力二极管(PowerDiode)
只有两个端子,器件的通和断是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。
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。
晶闸管(Thyristor)及其大部分派生器件
器件的关断由其在主电路中承受的电压和电流决定
全控型器件
通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。
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:
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)电流驱动型
1)单极型器件
电力电子器件的分类
2)电压驱动型
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
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
2)双极型器件
3)复合型器件
由一种载流子参与导电的器件
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
本章内容
本章内容:
介绍各种器件的工作原理、基本特性、主要参数
以及选择和使用中应注意的一些问题。
PN结与电力二极管的工作原理
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,主要有螺栓型和平板型两种封装
图2-2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