文档介绍：该【第3章电力电子技术1-器件整流与逆变ppt课件 】是由【胜利的喜悦】上传分享，文档一共【107】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【第3章电力电子技术1-器件整流与逆变ppt课件 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。*
电力电子技术及其应用概论
IntroductiontoPowerElectronicsanditsApplication
机械工程及自动化学院机电工程系
陈硕(******@)
办公地点:机械楼北405
*
课件信箱:
power_******@
密码:xi3303
*
第三章电力电子器件、 变换电路及其应用
半导体器件的工作原理
电力电子器件介绍
交流—直流变换电路(整流电路)
直流—交流变换电路(逆变电路)
*
1半导体器件的工作原理
不同元素原子核外电子的数目不同—元素周期表
含有多个核外电子的原子中,电子运动的主要区域离核有远有近,在离核较近的区域运动的电子能量较低,在离核较远的区域运动的电子能量较高,即电子在原子核外是分层排列的,把核外电子运动的不同区域看成不同的电子层,各电子层由内向外的序数n依次为1、2、3、…,分别称为K、L、M、N、O、…电子层。
例如,钠原子核外有11个电子,分别处于K、L、M
电子层中,排布在最外层的1个电子能量最高
Na
*
半导体工作原理
13Al(铝)
14Si(硅)
15P(磷)
10Ne(氖)
科学研究证明:核外电子总是从能量最低的K层开始向外排列,而且各层能容纳的电子数为2n2,而且最外电子层最多只能容纳8个电子,若K层为最外层,最多只能容纳2个电子。
氖的最外电子层已经填满,形成稳定结构。
价电子
三价元素
四价元素
五价元素
惯性核
*
化学键:物质中直接相邻的原子或离子之间存在的
强烈的相互作用力。
(1)离子键:活泼的金属和活泼的非金属化合时,金属容易失去最外层的电子形成阳离子,非金属容易结合电子形成阴离子,它们之间可以通过电子转移,分别形成阳离子和阴离子,这样许多的阴、阳离子通过静电作用形成离子化合物→使带相反电荷的阴、阳离子结合的互相作用力——离子键。
Na+
Cl-
半导体工作原理
Na
Cl
*
本征激发和复合
一块本征半导体,在热力学温度T=0K(K为开尔文)和没有外界影响的条件下,它的价电子均束缚在共价键中,不存在自由运动的电子。但当温度升高或受到光线照射时,某些共价键中的价电子从外界获得足够的能量,从而挣脱共价键的束缚,离开原子而成为自由电子,同时,在共价键中留下了相同数量的空位,这种现象称为本征激发。
当共价键中留下空位时,相应原子就带有一个电子电荷量的正电,邻近共价键中的价电子受它的作用很容易跳过去填补这个空位,这样,空位便转移到邻近
共价键中去;而后新的空位又被其相邻的价电子填补。这种过程持续进行下去,就相当于一个空位在晶格中移动。
半导体工作原理
*
①
②
③
半导体工作原理
*
由于带负电荷的价电子依次填补空位的作用与带正电荷的粒子作反方向运动的效果相同,因此,可以把空位看作带正电荷的载流子,并把它称为空穴。
可见,半导体借以导电的载流子比导体多了一种空穴,换句话说,半导体是依靠自由电子和空穴两种载流子导电的物质。本征激发产生的两种载流子总是成对出现的。实际上,在自由电子—空穴对产生过程中还同时存在着复合过程,这就是自由电子在热骚动过程中和空穴相遇而释放能量,造成自由电子—空穴对消失的过程。
半导体工作原理
*
在本征半导体中,掺入一定量的杂质元素,就成为杂质半导体。按掺入的杂质不同,杂质半导体分为N型和P型两种。若掺入五价元素的杂质(磷、锑或***等),则可使晶体中的自由电子浓度大大增加,故将这种杂质半导体称为N型或电子型半导体。若掺入三价元素的杂质(硼、镓、铜或铝等),则可使晶体中的空穴浓度大大增加,故将这种半导体称为P型或空穴型半导体。
半导体工作原理