电力电子器件介绍
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空间电荷区
在交界面，由于扩散运动,经过复合,出现空
间电荷区
converteam 作者：周宇
一、PN结的形成
PN结
当扩散电流等于漂移电流时，达到动态 平衡，形成PNc结onve。rteam 作者：周宇
1.由于扩散运动形成空间电荷区和内电场;
2.内电场阻碍多子扩散，有利于少子漂移;
3.当扩散电流等于漂移电流时，达到动态 平衡，形成PN结。
1.本征半导体中载流子为电子和空穴;
2.电子和空穴成对出现,浓度相等;
3.由于热激发可产生电子和空穴,因此半导 体的导电性和温度有关,对温度很敏感。
1.1.2 杂质半导体
一、N型半导体
在纯净的硅晶体 中掺入五价元素（ 如磷），使之取代 晶格中硅原子的位 置，就形成了N型 半导体。
电子----多子; 空穴----少子.
converteam 作者：周宇
1.1.2 杂质半导体
二、P型半导体
在纯净的硅晶体 中掺入三价元素（ 如硼），使之取代 晶格中硅原子的位 置，就形成了P型 半导体。
注意
空杂穴质-半-导--体多中子，;多子的浓度决定于掺杂原子的浓度； 电子----少子少.子的浓度决定于温度。
converteam 作者：周宇
converteam 作者：周 宇
伏安特性wk.baidu.com
I
死区电压 硅管 0.6V,锗管0.2V。
反向击穿 电压UBR
导通压降: 硅管0.6~0.7V, 锗管0.2~0.3V 。
U
converteam 作者：周宇
环境温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移 ，反向特性曲线下移。在室温附近,温度每升高1°C,正 向压降减小2~2.5mV;温度每升高10°C，反向电流约增 大1倍。二极管的特性对温度很敏感。
是一个正方向单向导电、反方向阻断的 电力电子器件。
converteam 作者：周宇
1. 功率二极管的特性 (1) 功率二极管的伏安特性 • 二极管具有单向导电能力，二极管正向导电时必
须克服一定的门坎电压Uth(又称死区电压)，当外 加电压小于门坎电压时，正向电流几乎为零。硅 二极管的门坎电压约为0.5V，当外加电压大于Uth 后，电流会迅速上升。当外加反向电压时，二极 管的反向电流IS是很小的，但是当外加反向电压 超过二极管反向击穿电压URO后二极管被电击穿， 反向电流迅速增加。
③额定功耗PZM PZM 等于稳定电压UZ与最大稳定电流IZM （或 IZmax ） 的乘积。
converteam 作者：周宇
3. 稳压管的稳压条件 必须工作在反向击穿状态；
流过稳压管的电流在IZ和IZM之间 。 注意！
稳压管正向工作时和二极管的特性完全相同。
converteam 作者：周宇
特殊二极管 1. 光电二极管是一种将光能转换为电能的半 导体器件，其结构与普通二极管相似，只是 管壳上留有一个能入射光线的窗口。
converteam 作者：周宇
二、PN结的单向导电性
1. PN结外加正向电压时处于导通状态 加正向电压是指P端加正电压，N端加负电压 ，也称正向接法或正向偏置。
converteam 作者：周宇
外电场
内电场
外电场抵消内电场的作用，使耗尽层变 窄，形成较大c的onve扩rteam散作电者：流周宇。
电力电子器件介绍
1.1.1 本征半导体
纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。
一、半导体
导电特性处于导体（低价元素构成）和绝 缘体（高价元素构成）之间，称为半导体，如 锗、硅等，均为四价元素。
共价键
价电子共有化，形成共价键的晶格结构
1.1.1 本征半导体 纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。
converteam 作者：周宇
2. 发光二极管是一种将电能转换为光能 的半导体器件。它由一个PN结构成,当发 光二极管正偏时，注入到N区和P区的载 流子被复合时，会发出可见光和不可见光 。
converteam 作者：周宇
§1.3 双极型晶体管
converteam 作者：周宇
§1.3 双极型晶体管
2. PN结外加反向电压时处于截止状态
外电场和内电场的共同作用，使耗尽层变 宽，形成很小的conv漂erte移am 电作者流：周。宇
三、PN结的伏安特性
正向特性 反向特性 反向击穿
PN结的电流方程为 其中， IS 为反向饱和conv电ertea流m ，作者：U周T宇≈26mV，
1.2 半导体二极管
converteam 作者：周宇
1.2 半导体二极管
将PN结用外壳封装起来，并加上电极引线就构成了 半导体二极管。由P区引出的电极为阳极（A） ，由N区 引出的电极为阴极（ K ）。
阳极 P N 阴极
二极管的符号：
converteam 作者：周宇
功率二极管的工作原理 • 由于PN结具有单向导电性，所以二极管
converteam 作者：周宇
稳压二极管及应用
1. 稳压管的工作原理
稳压管的符号
converteam 作者：周宇
2. 稳压管的主要参数
①稳定电压UZ UZ是指击穿后在电流为规定值时，管子两端的电压值。
②稳压电流IZ IZ是稳压二极管正常工作时的参考电流。工作电流小 于此值时，稳压二极管将失去稳压作用。
一、半导体 二、本征半导体的导电情况
金属导电是由于其内部有自由电子存在(载流子), 在外电场的作用下,自由电子定向移动,形成电流.
空穴
自由电子
半导体中有两种载流子:自由电子和空穴
+
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在外电场作用下，电子的定向移动形成电流
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-
在外电场作用下，空穴的定向移动形成电流
1.1.3 PN结
采用不同的掺杂工艺，将P型半导体与N型半导体制作 在同一块硅片上，在它们的交界面就形成PN结。PN结 具有单向导电性。
一、PN结的形成
P区
N区
converteam 作者：周宇
一、PN结的形成
在交界面，由于两种载流子的浓度差，出 现扩散运动。 converteam 作者：周宇
一、PN结的形成 耗尽层
一、晶体管的结构和类型
发射区 基区 集电区
NPN型
e 发射极
c
集电极
发射结 b
集电结
基极
converteam 作者：周宇
发射极箭头的方向 为电流的方向
集电极 c
b
基极
P N P
e
发射极
PNP型
converteam 作者：周宇
• 双极型功率晶体管BJT的容量水平已达 1.8kV／lkA，频率为20kHz。
在交界面，由于扩散运动,经过复合,出现空
间电荷区
converteam 作者：周宇
一、PN结的形成
PN结
当扩散电流等于漂移电流时，达到动态 平衡，形成PNc结onve。rteam 作者：周宇
1.由于扩散运动形成空间电荷区和内电场;
2.内电场阻碍多子扩散，有利于少子漂移;
3.当扩散电流等于漂移电流时，达到动态 平衡，形成PN结。
1.本征半导体中载流子为电子和空穴;
2.电子和空穴成对出现,浓度相等;
3.由于热激发可产生电子和空穴,因此半导 体的导电性和温度有关,对温度很敏感。
1.1.2 杂质半导体
一、N型半导体
在纯净的硅晶体 中掺入五价元素（ 如磷），使之取代 晶格中硅原子的位 置，就形成了N型 半导体。
电子----多子; 空穴----少子.
converteam 作者：周宇
1.1.2 杂质半导体
二、P型半导体
在纯净的硅晶体 中掺入三价元素（ 如硼），使之取代 晶格中硅原子的位 置，就形成了P型 半导体。
注意
空杂穴质-半-导--体多中子，;多子的浓度决定于掺杂原子的浓度； 电子----少子少.子的浓度决定于温度。
converteam 作者：周宇
converteam 作者：周 宇
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I
死区电压 硅管 0.6V,锗管0.2V。
反向击穿 电压UBR
导通压降: 硅管0.6~0.7V, 锗管0.2~0.3V 。
U
converteam 作者：周宇
环境温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移 ，反向特性曲线下移。在室温附近,温度每升高1°C,正 向压降减小2~2.5mV;温度每升高10°C，反向电流约增 大1倍。二极管的特性对温度很敏感。
是一个正方向单向导电、反方向阻断的 电力电子器件。
converteam 作者：周宇
1. 功率二极管的特性 (1) 功率二极管的伏安特性 • 二极管具有单向导电能力，二极管正向导电时必
须克服一定的门坎电压Uth(又称死区电压)，当外 加电压小于门坎电压时，正向电流几乎为零。硅 二极管的门坎电压约为0.5V，当外加电压大于Uth 后，电流会迅速上升。当外加反向电压时，二极 管的反向电流IS是很小的，但是当外加反向电压 超过二极管反向击穿电压URO后二极管被电击穿， 反向电流迅速增加。
③额定功耗PZM PZM 等于稳定电压UZ与最大稳定电流IZM （或 IZmax ） 的乘积。
converteam 作者：周宇
3. 稳压管的稳压条件 必须工作在反向击穿状态；
流过稳压管的电流在IZ和IZM之间 。 注意！
稳压管正向工作时和二极管的特性完全相同。
converteam 作者：周宇
特殊二极管 1. 光电二极管是一种将光能转换为电能的半 导体器件，其结构与普通二极管相似，只是 管壳上留有一个能入射光线的窗口。
converteam 作者：周宇
二、PN结的单向导电性
1. PN结外加正向电压时处于导通状态 加正向电压是指P端加正电压，N端加负电压 ，也称正向接法或正向偏置。
converteam 作者：周宇
外电场
内电场
外电场抵消内电场的作用，使耗尽层变 窄，形成较大c的onve扩rteam散作电者：流周宇。
电力电子器件介绍
1.1.1 本征半导体
纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。
一、半导体
导电特性处于导体（低价元素构成）和绝 缘体（高价元素构成）之间，称为半导体，如 锗、硅等，均为四价元素。
共价键
价电子共有化，形成共价键的晶格结构
1.1.1 本征半导体 纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。
converteam 作者：周宇
2. 发光二极管是一种将电能转换为光能 的半导体器件。它由一个PN结构成,当发 光二极管正偏时，注入到N区和P区的载 流子被复合时，会发出可见光和不可见光 。
converteam 作者：周宇
§1.3 双极型晶体管
converteam 作者：周宇
§1.3 双极型晶体管
2. PN结外加反向电压时处于截止状态
外电场和内电场的共同作用，使耗尽层变 宽，形成很小的conv漂erte移am 电作者流：周。宇
三、PN结的伏安特性
正向特性 反向特性 反向击穿
PN结的电流方程为 其中， IS 为反向饱和conv电ertea流m ，作者：U周T宇≈26mV，
1.2 半导体二极管
converteam 作者：周宇
1.2 半导体二极管
将PN结用外壳封装起来，并加上电极引线就构成了 半导体二极管。由P区引出的电极为阳极（A） ，由N区 引出的电极为阴极（ K ）。
阳极 P N 阴极
二极管的符号：
converteam 作者：周宇
功率二极管的工作原理 • 由于PN结具有单向导电性，所以二极管
converteam 作者：周宇
稳压二极管及应用
1. 稳压管的工作原理
稳压管的符号
converteam 作者：周宇
2. 稳压管的主要参数
①稳定电压UZ UZ是指击穿后在电流为规定值时，管子两端的电压值。
②稳压电流IZ IZ是稳压二极管正常工作时的参考电流。工作电流小 于此值时，稳压二极管将失去稳压作用。
一、半导体 二、本征半导体的导电情况
金属导电是由于其内部有自由电子存在(载流子), 在外电场的作用下,自由电子定向移动,形成电流.
空穴
自由电子
半导体中有两种载流子:自由电子和空穴
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在外电场作用下，电子的定向移动形成电流
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在外电场作用下，空穴的定向移动形成电流
1.1.3 PN结
采用不同的掺杂工艺，将P型半导体与N型半导体制作 在同一块硅片上，在它们的交界面就形成PN结。PN结 具有单向导电性。
一、PN结的形成
P区
N区
converteam 作者：周宇
一、PN结的形成
在交界面，由于两种载流子的浓度差，出 现扩散运动。 converteam 作者：周宇
一、PN结的形成 耗尽层
一、晶体管的结构和类型
发射区 基区 集电区
NPN型
e 发射极
c
集电极
发射结 b
集电结
基极
converteam 作者：周宇
发射极箭头的方向 为电流的方向
集电极 c
b
基极
P N P
e
发射极
PNP型
converteam 作者：周宇
• 双极型功率晶体管BJT的容量水平已达 1.8kV／lkA，频率为20kHz。