电力电子器件

第一章 电力电子器件

电力电子器件是电力电子技术的基础。掌握各种电力电子器件的特性和使用方法。

1.1电力电子器件概述： 1.1.1概念和特征 概念

主电路Power circuit:在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。

电力电子器件Power electronic device:直接用于主电路中，实现电能的变换或控制任务的电子器件 特征

? 承受电流和电压的能力是其最重要的参数

? 一般工作在开关状态。通态阻抗很小，近于短路，管压降近于零，电流由外电路决定。断态阻抗很大，近于开路，电流近于零，电压由外电路决定。

因此开关特性和参数是重要方面

? 电力电子器件由信息电子电路控制。普通信息电子电路信号一般不能直接控制电力电子器件，一般需要中间电路对这些信号进行放大，这就是电力电子器件的驱动电路。

? 散热设计。通态损耗=通态压降*通态电流；断态损耗=断态压降*断态电流。开关损耗，驱动电路注入损耗 1.1.2 应用电力电子器件系统组成

? 系统=控制电路+检测电路+驱动电路+主电路

? 控制电路按照检测电路的信号和系统的工作要求，形成控制信号。 ? 电气隔离 ? 保护电路

? 电力电子器件三端子：两端连接于主电路流通主电流，第三端（控制端）与公共端之间施加触发信号。公共端一般是电流流出端。 1.1.3 电力电子器件分类 ? 按可控程度：

? 半控，可控制开通，不能控制关断 ? 全控：可控制开通，可控制关断 ? 不可控 ? 按控制信号性质

? 电流驱动型 ? 电压驱动型（场控） ? 按载流子

? 单级型 ? 双极型 ? 复合型 1.2 电力二极管 ? 外观

? 结构

? 符号

? 电力电子器件实际上是由面积较大的PN结，两短引线和封装组成的 ? PN结

? 扩散运动：有浓度高的想浓度低运动 ? 漂移运动：载流子在内电场作用下的运动

↑

? 扩散漂移达到动态平衡，形成稳定的空间电荷区（也叫阻挡层、耗尽层、势垒区 ），就是PN结。 ? 单向导电性

? 正向偏置P+N-,外加电场与内电场方向相反，PN结变窄，扩散>漂移，形成扩散电流，叫正向电流IF。正向导通状态。

? IF较小时，二极管电阻主要是低掺杂N区的欧姆电阻，数值较高且为常量，IF↑→UF↑。

? 电导调制效应：IF较大时，注入并积存在低掺杂N区的空穴浓度会很高，为保持电中性，

电子浓度也会大幅度增加，是电导率大大增加。