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二极管知识教学PPT课件
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发光二极管 发光二极管简称为LED发光二极管在手机中主要用作背景灯以及键盘 灯，电容现在还有跑马灯等等，发光二极管一般分为红 绿 黄等等，它 发光的颜色取决于它的制作材料，法官二极管对电流有 要求，一般的 为 及毫安到几十毫安，发光二极管的发光强度一般分它的正向电流成 线性关系，但如果流过反光二极管的电流太大，就会造成发光二极管 的损坏实际运用中，一般在二极管的电路中串接一个限流电阻，用来 防止大电流对二极管造成的损坏。发光二极管只工作在正偏状态，正 常情况下，它的正向电压为1.5-3V之间。发光二极管图形符号 看图
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二极管的测量及好坏判断
• 1、二极管的测量 将万用表打到蜂鸣二极管档，红表笔接二极管的正极，黑笔接二
极管的负极，此时测量的是二极管的正向导通阻值，也就是二极管的正向 压降值。不同的二极管根据它内部材料不同所测得的正向压降值也不同。 2、好坏判断
正向压降值读数在300--800为正常，若显示为0说明二极管短路或 击穿，若显示为1说明二极管开路。将表笔调换再测，读数应为1即无穷大， 若不是1说明二极管损坏。
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变容二极管 电容是一个存储电荷的原件，当其两端的电压 变化时，其存储的电荷也发生变化，因此就出 现充放电现象，PN结除了单向导电外，也具有 上述特性，也就是说它具有电容效应， 变容二极管是一种特殊的二极管，它利用了 PN结的电容效应，为了使这种电容效应显著， 给二极管加上反向偏置，当二极管两端的反向 电压发生变化时，二极管的结电容也随之变大 变小。 二极管的结电容大小除了与本身结构和工艺外， 还与外加的反向电压有关。 变容二极管是利用PN结的电容效应，并采用 特殊工艺使德、得结电容随反向偏压的变化比 较灵敏的一种特殊二极管，变容二极管的图形 符号看图
发光二极管 发光二极管简称为LED发光二极管在手机中主要用作背景灯以及键盘 灯，电容现在还有跑马灯等等，发光二极管一般分为红 绿 黄等等，它 发光的颜色取决于它的制作材料，法官二极管对电流有 要求，一般的 为 及毫安到几十毫安，发光二极管的发光强度一般分它的正向电流成 线性关系，但如果流过反光二极管的电流太大，就会造成发光二极管 的损坏实际运用中，一般在二极管的电路中串接一个限流电阻，用来 防止大电流对二极管造成的损坏。发光二极管只工作在正偏状态，正 常情况下，它的正向电压为1.5-3V之间。发光二极管图形符号 看图
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二极管的测量及好坏判断
• 1、二极管的测量 将万用表打到蜂鸣二极管档，红表笔接二极管的正极，黑笔接二
极管的负极，此时测量的是二极管的正向导通阻值，也就是二极管的正向 压降值。不同的二极管根据它内部材料不同所测得的正向压降值也不同。 2、好坏判断
正向压降值读数在300--800为正常，若显示为0说明二极管短路或 击穿，若显示为1说明二极管开路。将表笔调换再测，读数应为1即无穷大， 若不是1说明二极管损坏。
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变容二极管 电容是一个存储电荷的原件，当其两端的电压 变化时，其存储的电荷也发生变化，因此就出 现充放电现象，PN结除了单向导电外，也具有 上述特性，也就是说它具有电容效应， 变容二极管是一种特殊的二极管，它利用了 PN结的电容效应，为了使这种电容效应显著， 给二极管加上反向偏置，当二极管两端的反向 电压发生变化时，二极管的结电容也随之变大 变小。 二极管的结电容大小除了与本身结构和工艺外， 还与外加的反向电压有关。 变容二极管是利用PN结的电容效应，并采用 特殊工艺使德、得结电容随反向偏压的变化比 较灵敏的一种特殊二极管，变容二极管的图形 符号看图
《电工电子技术》课件——二极管
参考点
整流、检波、
限幅、钳位、开
关、元件保护、 t 温度补偿等。
二极管阴极电位为 8 V ui > 8V，二极管导通，可看作短路 uo = 8V ui < 8V，二极管截止，可看作开路 uo = ui
4、特殊二极管—稳压二极管
稳压二极管和 一般的PN结二极 管在结构上没有本 质区别，但是稳压 二极管工作在反向 击穿状态，一般的 二极管则不能工作 在此状态。稳压二 极管的反向特性比 普通二极管更陡一 些。
光电二极管是在反向电压作用下工 作的，没有光照时，反向电流极其微弱， 叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增 大到几十微安，称为光电流。光的强度 越大，反向电流也越大。
光的变化引起光电二极管电流变化， 这就可以把光信号转换成电信号，成为 光电传感器件。
知识点：
1、二极管的伏安特性 2、特殊二极管（稳压二极管、发光二极管、光电二极管）
0.8ui iR U zW 10R 10
联立方程1、2，可得：
——方程2
ui 18.75V R=0.5k
特殊二极管—发光二极管
它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光 能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组 成，也具有单向导电性。
当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N 区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数 微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自 发辐射的荧光。
《电工电子技术》
二极管1
导入
导体与绝缘体：
绝缘体导电性能：
导体导电性能：
导体：
绝缘体：
半导？体：
半导体特性:具有单向导电性。
二极管特性动画教程.swf
学习与讨论
自然界哪些物质是半导体？ 在什么条件下，半导体导电？电流方向？
二极管PPT课件(完整版)
二极管反向击穿，两引脚之间内阻很小， 二极管无单向导电性，二极管损坏.
二极管主要参数
参数名称 符号
解说
是指二极管长时间正常工作下， 最大整流电流 Im 允许通过二极管的最大正向电流
值。
反向电流
是指二极管加上规定的反向偏置
Ico 电压情况下，同过二极管的反向 电流值。
最大反向工作 电压
Urm
二极管工作时承受最大的反向电
压，处于
R1
正向偏置
状态
I+
VD1
E1
-
R1
二极 管导
通通
路
I
VD1
二极管导通的条件：
正向偏置电压; 正向偏置电压大到一定程度，对于硅管 而言0.7V，对于锗管而言为0.2V。
二极管截止状态工作原理
如果给二极管正极加的电压低于负极加的电压，称为二极
管的反向偏置电压。给二极管加反向偏置电压后，二极管截止， 二极管两引脚间电阻很大，相当于开路。如图所示，只要是反 向电压二极管就没有电流流动，如果反向电压过大，二极管会 击穿，电流从负极流向正极，说明二极管已经损坏。
极管的正极，红表笔接二极管的负极，此
时表针应向右偏转一个很大的角度，所指
示阻值较小。此时阻值越小越好。
测量正向电阻
解说
几十到几KΩ
说明二极管正向电阻正常。
正向电阻为零或远小于几 欧姆
说明二极管已经击穿。
几百KΩ
正向电阻很大，说明二极管已经开路。
几十KΩ
二极管正向电阻较大，正向特性不好。
测量时表针不稳定二极管Fra bibliotek极为R1
负电压，反向
偏置状态
E1
VD1
E1
电力电子器件PowerPoint演示文稿
SCR的关断：
减少IA或增大R，使IA <IH 才能使SCR自然关断。通常是施加一定时间 的反压。
❖ 结论
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 。
PPT文档演模板
图1-7 晶闸管的双晶体管模型及其工作原 理
a) 双晶体管模型 b) 工作原理
电力电子器件PowerPoint演示文稿
1.3.1 晶闸管的结构与工作原理
根据晶体管的工作原理，得：
•（1-1） •（1-2） •（1-3） •（1-4）
从而，
•（1-5）
在低发射极电流下 是很小的，而当发射极 电流建立起来之后， 迅速增大。
正 则向 漏电电压流超急过剧正增向大转，折 器电 件压 开通Ub。o，
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。
•雪崩 •击穿
••-•IA
•图1-8 晶闸管的伏安特性
•IG2>IG1>IG
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电力电子器件PowerPoint演示文稿
1.3.2 晶闸管的基本特性
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。
•A
•K •A
•a)
•K
•A
•K
•P •N
•I
•J
•b)
•A
•K
•c)
•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
电力电子器件及电力二极管
详细描述
在开关电路中，电力二极管作为开关元件，可以通过控制其导通和截止状态来控 制电流的通断，广泛应用于大功率开关设备中，如电机控制器、逆变器等。
保护电路中的应用
总结词
电力二极管在保护电路中起到过压保护、过流保护等作用，保障电子设备和系统的安全运行。
详细描述
在保护电路中，电力二极管具有快速响应和单向导电性等特点，可以用于过压保护、过流保护等，防 止电子设备和系统因过压、过流而损坏。同时，电力二极管还可以用于吸收电路中的浪涌电压和电流 ，提高系统的稳定性和可靠性。
解决方案包括优化器件结构和散热设计，采用先进的散热材料和技术等。
02 03
可靠性
电力电子器件在高电压、大电流环境下工作，对其可靠性的要求极高。 解决方案包括加强器件的材料、工艺和制造过程的质量控制，以及采用 寿命预测和健康管理技术等。
能效
提高电力电子器件的能效是当前的一个重要挑战。解决方案包括优化电 路拓扑和控制策略，采用新型的半导体材料和器件结构等。
电动汽车
电动汽车市场的快速发展为电力电子器件提供了新的应用场景。同时，电动汽车对电力电 子器件的能效、可靠性和集成化程度提出了更高的要求，需要加强相关技术的研发和应用 。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
电力电子器件及电力 二极管
目 录
• 电力电子器件概述 • 电力二极管基础 • 电力二极管的应用 • 电力二极管的选择与使用 • 新型电力电子器件介绍 • 电力电子器件的发展前景与挑战
01
电力电子器件概述
定义Байду номын сангаас分类
定义
电力电子器件是用于转换、控制 和利用电能的电子器件，主要用 于电力系统的控制和调节。
在开关电路中，电力二极管作为开关元件，可以通过控制其导通和截止状态来控 制电流的通断，广泛应用于大功率开关设备中，如电机控制器、逆变器等。
保护电路中的应用
总结词
电力二极管在保护电路中起到过压保护、过流保护等作用，保障电子设备和系统的安全运行。
详细描述
在保护电路中，电力二极管具有快速响应和单向导电性等特点，可以用于过压保护、过流保护等，防 止电子设备和系统因过压、过流而损坏。同时，电力二极管还可以用于吸收电路中的浪涌电压和电流 ，提高系统的稳定性和可靠性。
解决方案包括优化器件结构和散热设计，采用先进的散热材料和技术等。
02 03
可靠性
电力电子器件在高电压、大电流环境下工作，对其可靠性的要求极高。 解决方案包括加强器件的材料、工艺和制造过程的质量控制，以及采用 寿命预测和健康管理技术等。
能效
提高电力电子器件的能效是当前的一个重要挑战。解决方案包括优化电 路拓扑和控制策略，采用新型的半导体材料和器件结构等。
电动汽车
电动汽车市场的快速发展为电力电子器件提供了新的应用场景。同时，电动汽车对电力电 子器件的能效、可靠性和集成化程度提出了更高的要求，需要加强相关技术的研发和应用 。
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电力电子器件及电力 二极管
目 录
• 电力电子器件概述 • 电力二极管基础 • 电力二极管的应用 • 电力二极管的选择与使用 • 新型电力电子器件介绍 • 电力电子器件的发展前景与挑战
01
电力电子器件概述
定义Байду номын сангаас分类
定义
电力电子器件是用于转换、控制 和利用电能的电子器件，主要用 于电力系统的控制和调节。
电力二极管(PPT52页)
穴的浓度差别，形成了各区的多子向另一区的扩散运动，其结果是在N型半导体和P型半导体的分界面两侧分别留 下了带正、负电荷的离子。这些不能移动的正、负电荷称为空间电荷，这个区域称为空间电荷区。 空间电荷建 立的电场称为内电场，其方向是阻止扩散运动的。另一方面，内电场又吸引对方区域中的少子向本区运动，即形 成漂移运动。 扩散运动和漂移运动既相互联系又是一对矛盾，最终达到动态平衡，正、负空间电荷量达到稳定 值，形成了一个稳定的空间电荷区，这就是PN结。
①电流控制型器件：采用电流信号来实现其导通或关断控制。 如：晶闸管、门极可关断晶闸管、电力晶体管GTR、IGCT（集成门极换流
晶闸管）等。 电流控制型器件的特点是： a在器件体内有电子和空穴两种载流子导电，由导通转向阻断时，两种载流
子在复合过程中产生热量，使器件结温升高。过高的结温限制了工作频 率的提高，因此，电流控制型器件比电压控制型器件的工作频率低。 b电流控制型器件具有电导调制效应，使其导通压降很低，导通损耗较小。 c电流控制型器件的控制极输入阻抗低，控制电流和控制功率较大，电路也 比较复杂。
检测
控
电路
制
保护
电
电路
路
驱动
电路
V1 LR
V2
主电路
电气隔离
图2-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成
2.1.3 电力电子器件的分类
■按照能够被控制电路信号所控制的程度
◆半控型器件 ☞器件的关断由其在主电路中承受的电压和电流决定 ☞主要是指晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件。
◆全控型器件 ☞通过控制信号既可以控制其导通、关断。 ☞门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor ）、 功率场效
2.1.1 电力电子器件的概念和特征
①电流控制型器件：采用电流信号来实现其导通或关断控制。 如：晶闸管、门极可关断晶闸管、电力晶体管GTR、IGCT（集成门极换流
晶闸管）等。 电流控制型器件的特点是： a在器件体内有电子和空穴两种载流子导电，由导通转向阻断时，两种载流
子在复合过程中产生热量，使器件结温升高。过高的结温限制了工作频 率的提高，因此，电流控制型器件比电压控制型器件的工作频率低。 b电流控制型器件具有电导调制效应，使其导通压降很低，导通损耗较小。 c电流控制型器件的控制极输入阻抗低，控制电流和控制功率较大，电路也 比较复杂。
检测
控
电路
制
保护
电
电路
路
驱动
电路
V1 LR
V2
主电路
电气隔离
图2-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成
2.1.3 电力电子器件的分类
■按照能够被控制电路信号所控制的程度
◆半控型器件 ☞器件的关断由其在主电路中承受的电压和电流决定 ☞主要是指晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件。
◆全控型器件 ☞通过控制信号既可以控制其导通、关断。 ☞门极可关断晶闸管（Gate-Turn-Off Thyristor ）、 功率场效
2.1.1 电力电子器件的概念和特征
电力电子技术第一章 功率二极管和晶闸管
图1-5 晶闸管的导通关断实验电路
第二节 晶 闸 管
1)当双刀开关Ｑ１向右反向闭合，晶闸管承受反向阳极电压，不论门 极承受何种电压，灯泡都不亮，说明晶闸管处于关断状态。 2)当双刀开关Ｑ１向左正向闭合，晶闸管承受正向阳极电压，仅当双 刀开关Ｑ２正向闭合，即门极也承受正向电压时灯泡才亮。 3)晶闸管一旦导通，双刀开关Ｑ２不论正接、反接或者断开，晶闸管 都保持导通状态不变，说明门极失去了控制作用。 4)要使晶闸管关断，可以去掉阳极电压，或者给阳极加反压，也可 以降低正向阳极电流至一定数值以下。
图1-2 功率二极管的符号和伏安特性
第一节 功率二极管
二、主要参数 1.额定电流(正向平均电流)ＩＦ
在规定的环境温度为40℃和标准散热条件下，元件PN结温度稳 定且不超过140℃时，所允许长时间连续流过50Hz正弦半波的电流 平均值称为额定电流IF。 2.反向重复峰值电压URRM
在额定结温条件下，取元件反向伏安特性不重复峰值电压值UR SM的80%称为反向重复峰值电压URRM。
第一章 功率二极 管和晶闸管
主编
第一节 功率二极管
一、功率二极管的结构与伏安特性 1.结构
功率二极管的内部结构是一个PN结，结面积较大。由于功率二极 管功耗较大，它的外形有螺旋式和平板式两种。螺旋式二极管的阳极 紧拴在散热器上。平板式二极管又分为风冷式和水冷式，它的阳极和 阴极分别由两个彼此绝缘的散热器紧紧夹住。常用大功率二极管的外 形如图1-1所示。
第二节 晶 闸 管
结论： 1)晶闸管的导通条件：在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，同时 在它的门极和阴极间也加正向电压，两者缺一不可。 2)晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，因此门极所加的触发电 压一般为脉冲电压。 3)晶闸管的关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。
第二节 晶 闸 管
1)当双刀开关Ｑ１向右反向闭合，晶闸管承受反向阳极电压，不论门 极承受何种电压，灯泡都不亮，说明晶闸管处于关断状态。 2)当双刀开关Ｑ１向左正向闭合，晶闸管承受正向阳极电压，仅当双 刀开关Ｑ２正向闭合，即门极也承受正向电压时灯泡才亮。 3)晶闸管一旦导通，双刀开关Ｑ２不论正接、反接或者断开，晶闸管 都保持导通状态不变，说明门极失去了控制作用。 4)要使晶闸管关断，可以去掉阳极电压，或者给阳极加反压，也可 以降低正向阳极电流至一定数值以下。
图1-2 功率二极管的符号和伏安特性
第一节 功率二极管
二、主要参数 1.额定电流(正向平均电流)ＩＦ
在规定的环境温度为40℃和标准散热条件下，元件PN结温度稳 定且不超过140℃时，所允许长时间连续流过50Hz正弦半波的电流 平均值称为额定电流IF。 2.反向重复峰值电压URRM
在额定结温条件下，取元件反向伏安特性不重复峰值电压值UR SM的80%称为反向重复峰值电压URRM。
第一章 功率二极 管和晶闸管
主编
第一节 功率二极管
一、功率二极管的结构与伏安特性 1.结构
功率二极管的内部结构是一个PN结，结面积较大。由于功率二极 管功耗较大，它的外形有螺旋式和平板式两种。螺旋式二极管的阳极 紧拴在散热器上。平板式二极管又分为风冷式和水冷式，它的阳极和 阴极分别由两个彼此绝缘的散热器紧紧夹住。常用大功率二极管的外 形如图1-1所示。
第二节 晶 闸 管
结论： 1)晶闸管的导通条件：在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，同时 在它的门极和阴极间也加正向电压，两者缺一不可。 2)晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，因此门极所加的触发电 压一般为脉冲电压。 3)晶闸管的关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。
《电力二极管》课件
《电力二极管》ppt课件
目录
• 电力二极管简介 • 电力二极管的应用 • 电力二极管的选择与使用 • 电力二极管的发展趋势与未来展望 • 电力二极管与其他电子器件的比较
01
电力二极管简介
定义与特性
定义
电力二极管是一种电子器件，具 有单向导电性，主要用于整流和 开关电路。
特性
具有快速响应、高耐压、低正向 压降等特性，能够在高电压和大 电流条件下工作。
在电路中，当出现异常情况（如过电压、过电流）时，二极管会快速导通，将异常电流引入地线，从而保护电路 不受损坏。
03
电力二极管的选择与使 用
选择依据
01
02
03
04
额定电流
根据电路中的最大电流选择合 适的二极管，确保二极管能够
承受电路中的电流。
额定电压
选择能够承受电路中最大电压 的二极管，以确保其正常工作
02
电力二极管的应用
整流应用
总结词
利用二极管的单向导电性，将交流电转换为直流电。
详细描述
在交流电的正半周期，二极管正向偏置，电流通过；在负半周期，二极管反向 偏置，电流截止。通过这种方式，可将交流电转换为直流电，实现整流。
开关应用
总结词
利用二极管的单向导电性，实现电路的开关控制。
详细描述
在开关电路中，二极管在正向偏置时导通，在反向偏置时截止。通过控制二极管 的状态，可以实现电路的开关功能。
与可控硅的比较
总结词
可控硅和电力二极管在功能和应用上有 一定重叠，但工作原理和结构有所不同 。
VS
详细描述
可控硅是一种具有可控导通能力的半导体 器件，通过控制输入信号实现导通角和输 出电流的调节。电力二极管主要用于整流 和开关应用，其反向恢复时间和开关速度 通常比可控硅更快。
目录
• 电力二极管简介 • 电力二极管的应用 • 电力二极管的选择与使用 • 电力二极管的发展趋势与未来展望 • 电力二极管与其他电子器件的比较
01
电力二极管简介
定义与特性
定义
电力二极管是一种电子器件，具 有单向导电性，主要用于整流和 开关电路。
特性
具有快速响应、高耐压、低正向 压降等特性，能够在高电压和大 电流条件下工作。
在电路中，当出现异常情况（如过电压、过电流）时，二极管会快速导通，将异常电流引入地线，从而保护电路 不受损坏。
03
电力二极管的选择与使 用
选择依据
01
02
03
04
额定电流
根据电路中的最大电流选择合 适的二极管，确保二极管能够
承受电路中的电流。
额定电压
选择能够承受电路中最大电压 的二极管，以确保其正常工作
02
电力二极管的应用
整流应用
总结词
利用二极管的单向导电性，将交流电转换为直流电。
详细描述
在交流电的正半周期，二极管正向偏置，电流通过；在负半周期，二极管反向 偏置，电流截止。通过这种方式，可将交流电转换为直流电，实现整流。
开关应用
总结词
利用二极管的单向导电性，实现电路的开关控制。
详细描述
在开关电路中，二极管在正向偏置时导通，在反向偏置时截止。通过控制二极管 的状态，可以实现电路的开关功能。
与可控硅的比较
总结词
可控硅和电力二极管在功能和应用上有 一定重叠，但工作原理和结构有所不同 。
VS
详细描述
可控硅是一种具有可控导通能力的半导体 器件，通过控制输入信号实现导通角和输 出电流的调节。电力二极管主要用于整流 和开关应用，其反向恢复时间和开关速度 通常比可控硅更快。
《功率二极管》PPT课件
恢复系数Sr定义：
Sr
下降时间t f 延迟时间td
t f t2 t1
ts t1 t0
Sr越大，二极管的恢复性能越软。下图 为几种二极管的瞬态电流波形，由于阶跃二极管 在关断过程中di/dt越高，则过冲峰值电压URP越高。
3、 功率二极管的主要参数
图为常州银河半导体有限公司 快恢复二极管的主要参数
二极管从导通到截止的过渡过程与反
向恢复时间trr、最大反向电流值IRM，
与二极管PN结结电容的大小、导通时
正向电流IFR所对应的存储电荷Q、电 路参数以及反向电流di/dt等都有关。
关断过程自时刻tF开 始，这时加在二极管 上的偏置电压反向， 正向电流IF以速率di F/dt下降，其值由开 关电路的外电感L和 反向电压UR决定即
用数字表示同种器件型号的序号 用字母表示器件的种类 用字母表示材料 三极管
第二位：A锗PNP管、B锗NPN管、 C硅PNP管、D硅NPN管
第三位：X低频小功率管、D低频大功率管、 G高频小功率管、A高频大功率管、K开关
管
半导体二极管
普通二极管：整流二极管、检波二极管、 稳压二极管、恒流二极管、开关二极管等；
硅片器件。
另一类是加保护环（也称终端延伸技术）
如在P+N结的表面露 头处扩散一个低掺杂 的P型环，将表面的P +N结变成PN结，从而 使空间电荷层变宽， 提高了其反向击穿电 压。 适用于 功率 较小的高反压二极管。
只要数目足够多，击穿电压就可以接近 平面结的理想值。
也可 以两者结合 起来使用， 以提高反向 击穿电压。
与正向电流IF（IAV）对应的电力 二极管上的两端电压VF即为正向电压降
（8）反向漏电流
电工电子技术PPT课件(共11章)项目六二极管的认知与应用
1）N型半导体
如图所示，在P型半导体和N型半导体的交界处，由于P型半导体中的空穴多于
自由电子，N型半导体中的自由电子多于空穴，所以，在交界面附近将产生多子
的扩散运动。P区的空穴向N区扩散，与N区的自由电子复合；N区的自由电子向P
区扩散，与N区的空穴复合。
一、半导体概述
上述这种扩散运动使N区失掉电子产生正离子，P区得到电子产
一、二极管
4．二极管的应用
二极管的应用很广，常用于钳位、限幅、整流、检波、
开关等电路中，且在稳压、变容、温度补偿等方面也有应用。
下面主要介绍其在钳位、限幅、稳压等方面的应用。
一、二极管
1）钳位
二极管正向导通时，由于正向
压降很小，故阳极与阴极的电位
基本相等。利用这个特点可对电
路中某点电位进行钳位。现以图
价键时，多余的一个价电子很容易摆
脱原子核的束缚成为自由电子。每掺
入一个磷原子就能提供一个自由电子，
从而使半导体中自由电子的数目大大
增加，这种半导体主要靠自由电子导电，所以称为电子型半导体或N型半导体，
如图所示。N型半导体中，自由电子是多数载流子（即多子），空穴是少数载
流子（即少子）。
一、半导体概述
二极管的认知与应用
项目导读
二极管、三极管等半导体器件具有体积小、能耗低、寿命长、工作可
靠、易集成等特点，是构成电子电路的基本部件。其中二极管的应用非
常广泛，利用二极管和电阻、电容、电感等元器件进行合理的组合，构
成不同功能的电路，可以实现对交流电整流，对调制信号检波、限幅和
钳位，以及对电源电压进行稳压等多种功能。本项目将主要介绍二极管
一、二极管
2）限幅
其波形如图所示。
如图所示，在P型半导体和N型半导体的交界处，由于P型半导体中的空穴多于
自由电子，N型半导体中的自由电子多于空穴，所以，在交界面附近将产生多子
的扩散运动。P区的空穴向N区扩散，与N区的自由电子复合；N区的自由电子向P
区扩散，与N区的空穴复合。
一、半导体概述
上述这种扩散运动使N区失掉电子产生正离子，P区得到电子产
一、二极管
4．二极管的应用
二极管的应用很广，常用于钳位、限幅、整流、检波、
开关等电路中，且在稳压、变容、温度补偿等方面也有应用。
下面主要介绍其在钳位、限幅、稳压等方面的应用。
一、二极管
1）钳位
二极管正向导通时，由于正向
压降很小，故阳极与阴极的电位
基本相等。利用这个特点可对电
路中某点电位进行钳位。现以图
价键时，多余的一个价电子很容易摆
脱原子核的束缚成为自由电子。每掺
入一个磷原子就能提供一个自由电子，
从而使半导体中自由电子的数目大大
增加，这种半导体主要靠自由电子导电，所以称为电子型半导体或N型半导体，
如图所示。N型半导体中，自由电子是多数载流子（即多子），空穴是少数载
流子（即少子）。
一、半导体概述
二极管的认知与应用
项目导读
二极管、三极管等半导体器件具有体积小、能耗低、寿命长、工作可
靠、易集成等特点，是构成电子电路的基本部件。其中二极管的应用非
常广泛，利用二极管和电阻、电容、电感等元器件进行合理的组合，构
成不同功能的电路，可以实现对交流电整流，对调制信号检波、限幅和
钳位，以及对电源电压进行稳压等多种功能。本项目将主要介绍二极管
一、二极管
2）限幅
其波形如图所示。
1.1 电力电子器件 功率二极管
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。 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。
IF UF
trr tf t2 UR t
图1-5(b)关断过程
1.1.3
功率二极管的主要参数 功率二极管的主要参数
1) 额定正向平均电流 F(AV) 额定正向平均电流I 额定电流——在指定的管壳温度和散热条 额定电流 件下，其允许流过的最大工频正弦半波电 流的平均值。 IF(AV) 是按照电流的发热效应来定义的，使 用时应按有效值相等的原则 有效值相等的原则来选取电流定 有效值相等的原则 额，并应留有一定的裕量。 在选用大功率二极管时，应按元件允许通 过的电流有效值来选取。对应额定电流IF 的有效值为1.57IF。
3） 反向重复峰值电压 RRM ） 反向重复峰值电压U
在额定结温条件下，元件反向伏安特性曲线（第Ⅲ象 限）急剧拐弯处于所对应的反向峰值电压称为反向不 反向不 重复峰值电压U 重复峰值电压 RSM。 反向不重复峰值电压值的80％称为反向重复峰值电压 反向重复峰值电压 URRM 。它是对二极管所能重复施加的反向最高峰值电 压。也被定义为二极管的额定电压URR。 再将URRM 整化到等于或小于该值的电压等级，即为元 件的额定电压。使用时，应当留有两倍的裕量。
通态损耗
主要损耗
断态损耗 开关损耗 控制极损耗
开通损耗 关断损耗
通态损耗是器件功率损耗的主要成因。 通态损耗 器件开关频率较高时，开关损耗 开关损耗可能成为 开关损耗 器件功率损耗的主要因素。
1.0.2 应用电力电子器件的系统组成
检测 电路 V1 保护 电路 驱动 电路 L R
控 制 电 路
V2 主电路
二极管的基本原理就在于PN结的单向导电性这一主要特 征。正方向单向导电、反方向阻断。
IF UF
trr tf t2 UR t
图1-5(b)关断过程
1.1.3
功率二极管的主要参数 功率二极管的主要参数
1) 额定正向平均电流 F(AV) 额定正向平均电流I 额定电流——在指定的管壳温度和散热条 额定电流 件下，其允许流过的最大工频正弦半波电 流的平均值。 IF(AV) 是按照电流的发热效应来定义的，使 用时应按有效值相等的原则 有效值相等的原则来选取电流定 有效值相等的原则 额，并应留有一定的裕量。 在选用大功率二极管时，应按元件允许通 过的电流有效值来选取。对应额定电流IF 的有效值为1.57IF。
3） 反向重复峰值电压 RRM ） 反向重复峰值电压U
在额定结温条件下，元件反向伏安特性曲线（第Ⅲ象 限）急剧拐弯处于所对应的反向峰值电压称为反向不 反向不 重复峰值电压U 重复峰值电压 RSM。 反向不重复峰值电压值的80％称为反向重复峰值电压 反向重复峰值电压 URRM 。它是对二极管所能重复施加的反向最高峰值电 压。也被定义为二极管的额定电压URR。 再将URRM 整化到等于或小于该值的电压等级，即为元 件的额定电压。使用时，应当留有两倍的裕量。
通态损耗
主要损耗
断态损耗 开关损耗 控制极损耗
开通损耗 关断损耗
通态损耗是器件功率损耗的主要成因。 通态损耗 器件开关频率较高时，开关损耗 开关损耗可能成为 开关损耗 器件功率损耗的主要因素。
1.0.2 应用电力电子器件的系统组成
检测 电路 V1 保护 电路 驱动 电路 L R
控 制 电 路
V2 主电路
二极管的基本原理就在于PN结的单向导电性这一主要特 征。正方向单向导电、反方向阻断。
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➢ 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。
演示课图件 1-1 电力电子装置示意图
1.0.1 电力电子器件 ——概念、分类、特征、损耗
2）分类:
电真空器件 半导体器件
(汞弧整流器、闸流管) (采用的主要材料硅）
目前，除了在大功率高频微波电路中仍使用真空管 （电真空器件）外，其余的电力电子电路均由功率半 导体器件组成
第一章 电力半导体器件
1.0 电力电子器件 概述 1.1 功率二极管 1.2 晶闸管 1.3可关断晶闸管(GTO)、电力晶闸管(GTR) 1.4 功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体
管 1.5 电力电子器件散热、串并联及缓冲保护
演示课件
1.0 电力电子器件 概述
1.0.1 电力电子器件——
电力电子电路— 电力电子系统
电气隔离
在主电路和控制电路中附加一
图 电力电子器件在实际应用中的系统组成
些电路，以保证电力电子器件 和整个系统正常可靠运行
演示课件
控制电路 通过驱动电路 主电路中
控制
电力电子器件
导通 关断
由信息电路组成
检测电路、驱动电路以外的电路
控制电 路
主电路
电力电子系统
检测电路
检测主电路或应用现场信号
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。该类器件驱 动功率小，驱动电路简单可靠，工作频率高。如 IGBT、 P-MOSFET
演示课件
3.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：
单极型器件
由一种载流子参与导电的器件， 如功率MOSFET
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。 GTO、BJT、功率MOSFET、IGBT等
演示课件
2.按照门极(栅极)驱动电路信号的性质，分为两类：
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。该类器件驱动功率大，驱动电路 复杂，工作频率低。如SCR、 GTO、GTR 、BJT
du/dt上升率，以及具有全控功能。
演示课件
1.0.3 电力电子器件的分类
1. 按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制 的程度分为以下三类
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。 二极管VD
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。普通晶闸 管SCR
概念、分类、特征、损耗
1.0.2 应用电力电子器件的系统组成
1.0.3 电力电子器件的分类
演示课件
1.0.1 电力电子器件 ——概念、分类、特征、损耗
1）概念:
➢ 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。功率变换器即为通常所说的电力电 子电路（也称主电路），它由电力电子器件构成。
演示课件
驱动电路
主电路
控制电路
控制信号
检测电路
保护电路
保证电力电子器件和整个电力电
子系统正常可靠运行
演示课件
控控 制制 电电 路路
检电检测路测 电路
保护 电路
驱驱动动 电电路路
V1 V1 L LR R
V2 V2 主电主路电路
控制端
主电路端子 之间信号
电力电子器件
导通
关断
图 电力电子器件在实际应用中的系统组成
通态损耗
主要损耗
断态损耗 开关损耗 控制极损耗
开通损耗 关断损耗
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，开关损耗可能成为 器件功率损耗的主要因素。
演示课件
1.0.2 应用电力电子器件的系统组成
检测
控
电路
制
保护
电路
电
驱动
路
电路
V1 LR
V2 主电路
电力电子电路
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
演示课件
3）同处理信息的电子器件相比的一般特征：
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。
演示课件
1.0.1 电力电子器件 ——概念、分类、特征、损耗
A
K
KA 螺旋式 a)平 Nhomakorabea式A
K
PN
I
J
b)
A
K
VD c)
图1-2 功率二极管的外形、结构和电气图 形符号
演示课a)件外形 b) 结构 c) 电气图形符号
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。
功率二演示极课管件及模块
1.1.1 PN结与功率二极管的工作原理
基本结构和工作 原理与信息电子 电路中的二极管 一样。
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。
主电流端子（公共端）——驱动电路和主电路，
是主电路电流流出电力电子器件的端子
演示课件
电力半导体器件
是构成电力电子设备的核心，电力电子技术的基础。
作为开关元件的要求：
开关速度快、承受电流/电压能力大，工作损耗小。
理想：截止时—能承受高电压且漏电流要小；
导通时—能流过大电流和很低的管压降；
在开关转换时，具有短的开、关时间；通态损耗、断 态损耗和开关损耗均要小。同时能承受高的di/dt和
IGBT、BJT、GTO和SCR。
演示课件
演示课件
1.1 功率二极管
1.1.1 PN结与功率二极管的工作原理 1.1.2 功率二极管的基本特性 1.1.3 功率二极管的主要参数 1.1.4 功率二极管的型号及选择原则 1.1.5 功率二极管的主要类型
演示课件
1.1 功率二极管—不可控器件
➢ 功率二极管(Power Diode) ,也常叫整流二极管， ➢ 其结构和原理简单，工作可靠，自20世纪50年
双极型器件
由电子和空穴两种载流子参与导电的器件，如
二极管、SCR、GTO、BJT
复合型器件 单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件， 如IGBT，是电力电子器件发展方向。
演示课件
另外，电力电子器件中： 电压，电流额定值从高往低的器件是SCR、
GTO、IGBT、BJT和功率MOSFET。 工作频率从高往低的器件是功率MOSFET、
—可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的 电子器件。
演示课图件 1-1 电力电子装置示意图
1.0.1 电力电子器件 ——概念、分类、特征、损耗
2）分类:
电真空器件 半导体器件
(汞弧整流器、闸流管) (采用的主要材料硅）
目前，除了在大功率高频微波电路中仍使用真空管 （电真空器件）外，其余的电力电子电路均由功率半 导体器件组成
第一章 电力半导体器件
1.0 电力电子器件 概述 1.1 功率二极管 1.2 晶闸管 1.3可关断晶闸管(GTO)、电力晶闸管(GTR) 1.4 功率场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体
管 1.5 电力电子器件散热、串并联及缓冲保护
演示课件
1.0 电力电子器件 概述
1.0.1 电力电子器件——
电力电子电路— 电力电子系统
电气隔离
在主电路和控制电路中附加一
图 电力电子器件在实际应用中的系统组成
些电路，以保证电力电子器件 和整个系统正常可靠运行
演示课件
控制电路 通过驱动电路 主电路中
控制
电力电子器件
导通 关断
由信息电路组成
检测电路、驱动电路以外的电路
控制电 路
主电路
电力电子系统
检测电路
检测主电路或应用现场信号
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。该类器件驱 动功率小，驱动电路简单可靠，工作频率高。如 IGBT、 P-MOSFET
演示课件
3.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：
单极型器件
由一种载流子参与导电的器件， 如功率MOSFET
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。 GTO、BJT、功率MOSFET、IGBT等
演示课件
2.按照门极(栅极)驱动电路信号的性质，分为两类：
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。该类器件驱动功率大，驱动电路 复杂，工作频率低。如SCR、 GTO、GTR 、BJT
du/dt上升率，以及具有全控功能。
演示课件
1.0.3 电力电子器件的分类
1. 按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制 的程度分为以下三类
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。 二极管VD
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。普通晶闸 管SCR
概念、分类、特征、损耗
1.0.2 应用电力电子器件的系统组成
1.0.3 电力电子器件的分类
演示课件
1.0.1 电力电子器件 ——概念、分类、特征、损耗
1）概念:
➢ 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。功率变换器即为通常所说的电力电 子电路（也称主电路），它由电力电子器件构成。
演示课件
驱动电路
主电路
控制电路
控制信号
检测电路
保护电路
保证电力电子器件和整个电力电
子系统正常可靠运行
演示课件
控控 制制 电电 路路
检电检测路测 电路
保护 电路
驱驱动动 电电路路
V1 V1 L LR R
V2 V2 主电主路电路
控制端
主电路端子 之间信号
电力电子器件
导通
关断
图 电力电子器件在实际应用中的系统组成
通态损耗
主要损耗
断态损耗 开关损耗 控制极损耗
开通损耗 关断损耗
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，开关损耗可能成为 器件功率损耗的主要因素。
演示课件
1.0.2 应用电力电子器件的系统组成
检测
控
电路
制
保护
电路
电
驱动
路
电路
V1 LR
V2 主电路
电力电子电路
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
演示课件
3）同处理信息的电子器件相比的一般特征：
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。
演示课件
1.0.1 电力电子器件 ——概念、分类、特征、损耗
A
K
KA 螺旋式 a)平 Nhomakorabea式A
K
PN
I
J
b)
A
K
VD c)
图1-2 功率二极管的外形、结构和电气图 形符号
演示课a)件外形 b) 结构 c) 电气图形符号
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。
功率二演示极课管件及模块
1.1.1 PN结与功率二极管的工作原理
基本结构和工作 原理与信息电子 电路中的二极管 一样。
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。
主电流端子（公共端）——驱动电路和主电路，
是主电路电流流出电力电子器件的端子
演示课件
电力半导体器件
是构成电力电子设备的核心，电力电子技术的基础。
作为开关元件的要求：
开关速度快、承受电流/电压能力大，工作损耗小。
理想：截止时—能承受高电压且漏电流要小；
导通时—能流过大电流和很低的管压降；
在开关转换时，具有短的开、关时间；通态损耗、断 态损耗和开关损耗均要小。同时能承受高的di/dt和
IGBT、BJT、GTO和SCR。
演示课件
演示课件
1.1 功率二极管
1.1.1 PN结与功率二极管的工作原理 1.1.2 功率二极管的基本特性 1.1.3 功率二极管的主要参数 1.1.4 功率二极管的型号及选择原则 1.1.5 功率二极管的主要类型
演示课件
1.1 功率二极管—不可控器件
➢ 功率二极管(Power Diode) ,也常叫整流二极管， ➢ 其结构和原理简单，工作可靠，自20世纪50年
双极型器件
由电子和空穴两种载流子参与导电的器件，如
二极管、SCR、GTO、BJT
复合型器件 单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件， 如IGBT，是电力电子器件发展方向。
演示课件
另外，电力电子器件中： 电压，电流额定值从高往低的器件是SCR、
GTO、IGBT、BJT和功率MOSFET。 工作频率从高往低的器件是功率MOSFET、