第2讲晶闸管ppt课件.ppt

电力电子技术—电力电子器件1.1.1电力电子器件组成的应用系统341.概念
电力电子器件（PowerElectronicDevice）是指可以直接用于处理电能的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
2.特征
处理电功率的能力小至毫瓦级，大至兆瓦级，一般都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；
需要驱动电路；
电力电子器件自身的功率损耗通常远大于信息电子器件8反向击穿
施加的反向电压过大，反向电流将会急剧增大，从而破坏PN结反向为截止的工作状态，这就叫做反向击穿。
热击穿
当发生发生反向击穿时，如果反向电流未被限制住，使得反向电流和反向电压的乘积超过了PN结所容许的耗散功率，就会因大量的热量散发不出去而导致PN结结温快速上升，直至过热而烧毁，这就是热击穿。1.2.2电力二极管的基本特性与参数当电力二极管承受反向电压时，只有很小的反向漏电流IRR流过，器件处于反向截止状态。
当反向电压增大到UB时，PN结内产生雪崩击穿，反向电流急剧增大，这将导致二极管发生击穿损坏。开关特性——因结电容的存在，状态转换有一个过渡过程，此过程中的电压—电流特性是随时间变化的，开关特性即反映通态和断态之间的转换过程
开通过程：
二极管的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。这一动态过程时间被称为正向恢复时间tfr。
**达到稳态导通前管压降较大
**正向电流的上升会因器件自身的电感而产生较大压降。电流上升率越大，UFP越高
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。在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3.电力二极管的主要参数2.反向重复峰值电压URRM
对功率二极管所能重复施加的反向最高峰值电压
通常是其雪崩击穿电压UB的2/3。
使用时，往往按照电路中功率二极管可能承受的反向最高峰值电压的两倍来选定。
3.正向压降UF
指功率二极管在指定温度下，流过稳定的正向额定电流时，器件两端的正向平均电压，（又称管压降）。
4.反向漏电流IRR
指器件对应于反向重复峰值电压时的反向电流。

5.最高工作结温TJM
结温是指管芯PN结的平均温度，用TJ表示
最高工作结温是指在PN结不致损坏的前提下所能承受的最高平均温度
TJM通常在125~175C范围之内

6.反向恢复时间trr
trr=td+tf，关断过程中，电流降到0起到恢复反向阻断能力止的时间
肖特基二极管的优点
**反向恢复时间很短（10~40ns）
**正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲
**在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于快恢复二极管
**其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小，效率高
肖特基二极管的弱点：
当反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求，因此多用于200V以下；
**反向漏电流较大且对温度敏感，因此反向稳态损耗不能忽略，而且必须更严格地限制其工作温度。1.3半控型器件－晶闸管
1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管。
1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。
1958年商业化(16A/300V)。
开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代。
20世纪80年代以来，开始被全控型器件取代。
能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位。
符号：阳极A，阴极K，门极G（控制极）
螺栓形：
螺栓—阳极A，
粗引线–阴极K
细引线---门极G
特点：安装方便

平板形：
两面分别为阳极A和阴极K
中间引出线---门极G
特点：
散热效果好，容量大常用晶闸管的结构从内部结构看为四层硅单晶体
四层三端器件（P1N1P2N2）
三个PN结J1,J2,J3

晶闸管内部管芯结构图导通的正反馈过程：
IgIb2Ic2(Ib1)Ic1

半控特性：
一旦导通，UGK可有可无

承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。
承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。
晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。
要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。晶闸管的伏安特性
第I象限的是正向特性
第III象限的是反向特性（1）正向特性

IG=0时，器件两端施加正向电压，只有很小的正向漏电流，为正向阻断状态。

正向电压超过正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。(雪崩击穿/非正常导通)
随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。
晶闸管本身的压降很小，在1V左右。反向特性类似二极管的反向特性。
反向阻断状态时，只有极小的反相漏电流流过。
当反向电压达到反向击穿电压后，可能导致晶闸管发热损坏。断态重复峰值电压UDRM
——在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压