【学习课件】第二章电力二极管和晶闸管
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【学习课件】第二章电力二极管和晶闸管
肖特基二极管的弱点
反向耐压提高时正向压降会提高，多用于200V以下。 反向稳态损耗不能忽略，必须严格地限制其工作温度。
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。 反向耐压较低时其正向压降明显低于快恢复二极管。 效率高，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还小。
N2
N2
K
G
J1 晶闸管是PNPN四层半导体结构。
J2 具有J1、J2、J3三个PN结。
可用三个二极管或两个三极管等效。
J3
电力电子20技21/术7/9
K
23
晶闸管的等效电路(二极管等效电路) A
J1
J2 G
J3
K
电力电子20技21/术7/9
24
晶闸管的等效电路(三极管等效电路) A
P1
J1 N1
从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。
前者trr为数百纳秒或更长，后者则在100ns以下，
甚至达到20~30ns。
电力电子20技21/术7/9
13
. 电力二极管的主要类型
3. 肖特基二极管(DATASHEET)
以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖 特基势垒二极管（Schottky Barrier Diode ——SBD）。
电力电子20技21/术7/9
14
晶闸管的结构
电力电子20技21/术7/9
15
晶闸管的外形
小电流塑封式
大电流平板式
电力电子20技21/术7/9
小电流螺旋式
大电流螺旋式
图形符号
16
晶闸管的外形
KP螺旋式
电力电子20技21/术7/9
学习任务二极管三极管晶闸管及其应用PPT课件
PN结开始形成 时
价电子
空穴的移动与价电子的移动相反；
空穴的移动相当于正电荷的移动；
空穴 价电子
带空穴 的C原子
一.半导体基础知识
3）半导体导电 在半导体的两端加外电压时，半导体内部出现两部分电流：一是电子的
定向移动形成的电子电流，二是价电子的递补形成的空穴电流；
在半导体中，同时存在着电子导电和空穴导电； 自由电子和空穴统称为载流子；
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
空穴移动
Si
Si
Si
Si
Si Si Si Si
一.半导体基础知识
在外电场的作用下，有空穴的A原子可以吸引相邻B原子中的价电子 ，B原子失去价电子成了带空穴的原子，B原子也可以由相邻C原子 的价电子来递补，这样好像空穴由A原子运动到了C原子。
空穴
带空穴的A原子
带空穴的B原子
一.半导体基础知识
4.PN结及其单向导电性 1）PN结：将P型半导体和N型半导体结合在一起，在P型半导体和N型
半导体的交界面形成一个特殊的薄层，称为PN结；
一.半导体基础知识
P型半导体和N型半导体的交界面处出现 自由电子和空穴的浓度差。
由于浓度的差别，自由电子和空穴都 要从浓度高的区域向浓度低的区域 扩散。
光敏电阻
③ 对压力敏感
压敏电阻
一.半导体基础知识
掺入某种杂质后，
④
导电能 1）定义：完全纯净的、具有晶体结构的半导体称为本征半导体； 2）晶体结构（以Si为例）
一.半导体基础知识
+14 2 8 4
硅原子
si
si
si si si si si si si
电力电子器件课件2
UBO——正向转折电压
曲线族。Ig＝0时，逐渐增大阳极电压Ua， 只有很小的正向漏电流，晶闸管正向阻断； 随着阳极电压的增大，当达到正向转折电压 UBO时，漏电流突然剧增，晶闸管由正向阻断突
变为正向导通状态。这种在Ig＝0时，依靠增大 阳极电压而强迫晶闸管导通的方式称为“硬开
URO——反向击穿电压
通过控制信号既可以控制其导通,又可以控制其关断的 电力电子器件称为全控型器件.常用的有门极可关断晶 闸管,大功率晶体管,功率场效应管,绝缘栅双极型晶体管, 静电感应晶体管及静电感应晶闸管等.
根据器件内部载流子参与导电的种类不同全控型器件又 分为单极型,双极型和复合型.
第3页，共43页。
1.1 普通晶闸管
第16页，共43页。
1.2 全控型电力电子器件
1.2.2 电力晶体管
⑤饱和压降UCES：GTR工 作在深饱和区时，集射 极间的电压值。
⑥共射直流电流增益β： β＝IC/IB表示GTR的电 流放大能力。
⑦动态参数如图2.2.5 开通时间 ton=td+tr 关断时间 toff=ts+tf
第17页，共43页。
第5页，共43页。
1.1 晶闸管
综述：晶闸管的导通条件是 晶闸管的内部结构和等效电路 阳极与阴极之间为正偏和 门极与阴极之间为正偏。 晶闸管导通后，即使撤除 门极驱动信号Ug，也不能使
晶闸管关断，只有设法使阳极
电流Ig减小到维持电流IH以
下，导致内部已建立的正反馈 无法维持，晶闸管才能恢复阻 断能力。门极电压只能触发晶 闸管开通，不能控制它的关断， 故称为半控型器件。
3、GTO有能承受反压和不能承受反 压两种类型，使用时应注意。
常用的GTO驱动电路。
a图中，T导通时，E经过T使GTO触发导 通，同时C被充电，极性左＋右－。当 T关断时，C经L、SCR、GTO阴极、GTO 门极放电，反向电流使GTO关断。
曲线族。Ig＝0时，逐渐增大阳极电压Ua， 只有很小的正向漏电流，晶闸管正向阻断； 随着阳极电压的增大，当达到正向转折电压 UBO时，漏电流突然剧增，晶闸管由正向阻断突
变为正向导通状态。这种在Ig＝0时，依靠增大 阳极电压而强迫晶闸管导通的方式称为“硬开
URO——反向击穿电压
通过控制信号既可以控制其导通,又可以控制其关断的 电力电子器件称为全控型器件.常用的有门极可关断晶 闸管,大功率晶体管,功率场效应管,绝缘栅双极型晶体管, 静电感应晶体管及静电感应晶闸管等.
根据器件内部载流子参与导电的种类不同全控型器件又 分为单极型,双极型和复合型.
第3页，共43页。
1.1 普通晶闸管
第16页，共43页。
1.2 全控型电力电子器件
1.2.2 电力晶体管
⑤饱和压降UCES：GTR工 作在深饱和区时，集射 极间的电压值。
⑥共射直流电流增益β： β＝IC/IB表示GTR的电 流放大能力。
⑦动态参数如图2.2.5 开通时间 ton=td+tr 关断时间 toff=ts+tf
第17页，共43页。
第5页，共43页。
1.1 晶闸管
综述：晶闸管的导通条件是 晶闸管的内部结构和等效电路 阳极与阴极之间为正偏和 门极与阴极之间为正偏。 晶闸管导通后，即使撤除 门极驱动信号Ug，也不能使
晶闸管关断，只有设法使阳极
电流Ig减小到维持电流IH以
下，导致内部已建立的正反馈 无法维持，晶闸管才能恢复阻 断能力。门极电压只能触发晶 闸管开通，不能控制它的关断， 故称为半控型器件。
3、GTO有能承受反压和不能承受反 压两种类型，使用时应注意。
常用的GTO驱动电路。
a图中，T导通时，E经过T使GTO触发导 通，同时C被充电，极性左＋右－。当 T关断时，C经L、SCR、GTO阴极、GTO 门极放电，反向电流使GTO关断。
电力晶体管和晶闸管PPT课件
A
G KK
A A G
GG
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K
A
a)
Bb)
图1-2 晶闸管的外形、结构和电气图形符号 A) 外形 B) 结构 C) 电气图形符号
K G
A
Cc)
14
晶闸管的管耗和散热：
管耗＝流过器件的电流×器件两端的电压
管耗将产生热量，使管芯温度升高。如果超 过允许值，将损坏器件，所以必须进行散热 和冷却。
雪崩
➢ 随着门极电流幅值的增
击穿
大，正向转折电压降低。
IA 正向 导通
IH
IG2
IG1 IG=0
O
UDRM Ubo +UA
UDSM
-IA
图1-5 晶闸管的伏安特性 IG2>IG1>IG
31
四、晶闸管的阳极伏安特性
1) 正向特性
➢ 导通后的晶闸管特性和二极 管的正向特性相仿。
➢ 导通期间，如果门极电流为 零，将阳极电流降至接近于
IT ( AV )
(1.5~2) IT 1.57
式中IT是流过晶闸管中可能出现的最大电流有效值
39
举例：
➢
有一晶闸管的电流额定值IT（AV）=100A，用于电路中流过的电流波形如图所
示，允许流过的电流峰值IM=？
➢ 分析： I（TAV）=100A的晶闸管
➢ 对应的电流有效值为： IT=1.57× I（TAV） ＝157A ；
管的阳极紧栓在散热器上，平板式二极管 分为风冷和水冷，它的阳极和阴极分别由 两个彼此绝缘的散热器紧紧夹住。
3
电力二极管外形图
PN结与符号 4
螺栓型
实物图 5
电力二极管与晶闸管幻灯片PPT
假设干个电力电子器件及必要的辅助元件 做成模块的形式，这给应用带 来了很大的方便 功率集成电路：把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起，构成 功率集成电路〔PIC〕。目前其功率都还较小，但代表了电力电子技术开 展的一个重要方向
绪论
三、电力电子技术的应用
1〕一般工业
直流电动机调速，交流电机的变频调速，电化学工业，冶金工业中的高频或中频 感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源
信设备中的高频开关电源。大型计算机、微型计算机内部的电源现在也都采用高
频开关电源。在各种电子装置中采用高频开关电源。
5〕家用电器 变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子之一。电视 机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源局部也都需要电力电子技术。此外， 有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。
个重要特征。 电力电子技术归属于电气工程学科 电气工程学科中一个最为活泼的分支，其不断进步给电气工程的现代化
以巨大的推动力。 控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子装置和系统的性能满足各
种需求 电力电子技术可看成“弱电控制强电〞的技术，是“弱电和强电的接口
〞，控制理论是实现该接口的强有力纽带。
2〕交通运输
电气化铁道中，电动汽车 飞机、船舶的电源等。
3〕电力系统：直流输电，柔性交流输电〔FACTS〕，无功补偿和谐波抑制，晶闸
管控制电抗器〔TCR〕、静止无功发生器〔SVG〕、有源电力滤波器〔APF〕、
电
能
质
量
控
制
等
。
4〕电子装置用电源 各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通
射和射频干扰小。
绪论
五、 电力电子器件的概念和特征 (1) 主电路〔main power circuit〕——电气设备或电力系统中，直接
绪论
三、电力电子技术的应用
1〕一般工业
直流电动机调速，交流电机的变频调速，电化学工业，冶金工业中的高频或中频 感应加热电源、淬火电源及直流电弧炉电源
信设备中的高频开关电源。大型计算机、微型计算机内部的电源现在也都采用高
频开关电源。在各种电子装置中采用高频开关电源。
5〕家用电器 变频空调器是家用电器中应用电力电子技术的典型例子之一。电视 机、音响设备、家用计算机等电子设备的电源局部也都需要电力电子技术。此外， 有些洗衣机、电冰箱、微波炉等电器也应用了电力电子技术。
个重要特征。 电力电子技术归属于电气工程学科 电气工程学科中一个最为活泼的分支，其不断进步给电气工程的现代化
以巨大的推动力。 控制理论广泛用于电力电子技术，使电力电子装置和系统的性能满足各
种需求 电力电子技术可看成“弱电控制强电〞的技术，是“弱电和强电的接口
〞，控制理论是实现该接口的强有力纽带。
2〕交通运输
电气化铁道中，电动汽车 飞机、船舶的电源等。
3〕电力系统：直流输电，柔性交流输电〔FACTS〕，无功补偿和谐波抑制，晶闸
管控制电抗器〔TCR〕、静止无功发生器〔SVG〕、有源电力滤波器〔APF〕、
电
能
质
量
控
制
等
。
4〕电子装置用电源 各种电子装置一般都需要不同电压等级的直流电源供电。通
射和射频干扰小。
绪论
五、 电力电子器件的概念和特征 (1) 主电路〔main power circuit〕——电气设备或电力系统中，直接
电力二极管和晶闸管讲义课件
电力二极管和晶闸管讲义课件一、引言本讲义课件旨在介绍电力二极管和晶闸管的根本概念、工作原理以及应用领域。
电力二极管和晶闸管是电子器件中非常重要的组成局部，对于电力系统的平安运行和电能的调控起着至关重要的作用。
通过学习本讲义，您将能够了解到电力二极管和晶闸管的特性以及在实际应用中的具体用途。
二、电力二极管2.1 根本概念电力二极管，也称为肖特基二极管，是一种具有单向导电特性的半导体器件。
它由P型半导体和N型半导体组成，其中P型半导体为阳极〔A〕端，N型半导体为阴极〔K〕端。
当正向电压作用于二极管时，电流能够从阳极端流向阴极端；而当反向电压作用于二极管时，电流几乎不会通过二极管。
2.2 工作原理电力二极管的导电特性是由肖特基效应产生的。
肖特基效应是指当P型半导体和N型半导体相接触时，由于能带结构的不连续性，形成一个肖特势垒。
在正向电压作用下，势垒降低，电子能够克服势垒，从P型半导体向N型半导体注入，形成电流；而在反向电压作用下，势垒增加，阻碍电流的流动。
2.3 应用领域电力二极管在电力系统中有着广泛的应用。
其主要作用是实现电能的整流，即将交流电转换成直流电。
电力二极管可以作为整流器使用，将交流电源转换为电流仅在一个方向上流动的直流电源。
此外，电力二极管还可以用于电压倍增电路、脉冲调制电路等方面。
三、晶闸管3.1 根本概念晶闸管是一种具有控制特性的高功率半导体器件。
它由四层半导体构成，包括三个PN结。
晶闸管有三个主要引脚，包括阳极〔A〕、阴极〔K〕和控制极〔G〕。
晶闸管的主要特点是具有单向导通性和双向控制性，其导通与截止状态可通过控制极上的信号进行控制。
3.2 工作原理晶闸管的导通与截止是由PN结的正向偏置与反向偏置来控制的。
当控制极施加正向脉冲信号时，PN结之间的势垒会降低，使得晶闸管导通；而当控制极施加反向脉冲信号或不施加信号时，PN结之间的势垒会增加，使得晶闸管截止。
3.3 应用领域晶闸管在电力系统中有着广泛的应用。
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_ 电力电子器件_1、电力二极管和晶闸管_
PN结与电力二极管的工作原理
➢ 基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一样 ➢ 以半导体PN结为基础 ➢ 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
KA
PN
K
I
J
b)
A
c)
a)
图2-2 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
电力二极管的基本特性
1. 静态特性
➢ 主要指其伏安特性 门槛电压UTO， 正向电压降UF 。 承受反向电压时，只有微小而数值恒定的反向漏电流。
I
IF
O UTO UF
U
2. 动态特性
正向恢复时间tfr 延迟时间：td=t1- t0, 电流下降时间：tf=t2- t1 反向恢复时间：tRR= td+tf
2. 广义上分为两类:
电真空器件 (汞弧整流器、闸流管等电真空器件)
半导体器件 (采用的主要材料仍然是硅)
电力电子器件的概念和特征
3. 同处理信息的电子器件相比，电力电子器件的一般特征：
①能处理电功率的大小，即承受电压和电流的能 力，是最重要的参数。
②电力电子器件一般都工作在开关状态。 ③实用中，电力电子器件往往需要由信息电子电
2) 全控型器件
➢ 绝 缘 栅 双 极 晶 体 管 （ Insulated-Gate Bipolar
通过T控ran制sis信tor号——既I可GB控T）制其导通又可控制其关断， 又➢称电自力关场断效器应件晶。体 管（电力MOSFET）
➢ 门极可关断晶闸管（GTO）
3) 不可控器件 不动➢➢ 能电电用路只 电力控。有 压二两和制极个电信管端流（号子决P来o，定w控器e的r件制D。i的o其d通e通）和断断,是因由此其在也主就电不路需中要承驱受的
第2讲晶闸管名师编辑PPT课件
- + ·+ ·+ ·+
空间电荷区
N型区
7
➢ 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。
③肖特基二极管
反向恢复时间为10～40ns，反向耐压在200V以下。多用于高 频小功率整流或高频控制电路。
结构特殊: 金属层+N,不是完整的 PN 结，利用接触势垒的单向导 电作用
16
肖特基二极管
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
场合具有重要地位。
20
一、晶闸管的结构
符号：阳极A，阴极K，门极G（控制极） K G
A
21
一、晶闸管的结构
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
G G KK
A
22
一、晶闸管的结构
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
➢ 晶闸管本身的压降很小，在 1V左右。
IA 正向 导通
URSMURRM
IH
IG2 IG1 IG=0
UA
O
UDRM Ubo +UA
UDSM
雪崩 击穿
-IA
晶闸管的伏安特性
IG2>IG1>IG
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——不能用控制信号来控制其通断, 因此也就
不需要驱动电路。
电力电子技术
ppt课件
2
三. 电力电子器件的分类
按照驱动电路信号的性质，分为两类：
电流驱动型 电压驱动型
——通过从控 ——仅通过在控制端
制端 注入或者 和公共端之间施加一定 抽出电流来实现导 的电压信号就可实现导 通或者 关断的控 通或者关断的控制。 制。
水冷式
ppt课件
19
晶闸管的散热片
电力电子技术
自冷式
ppt课件
风冷式
水冷式
20
. 晶闸管的结构与工作原理
A
G
KK
A A
G
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K
K G
A
a)
b)
c)
按照正向压降、反向耐压、反向漏电流等性能， 特别是反向恢复特性的不同介绍。
1. 普通二极管（General Purpose Diode）
又称整流二极管（Rectifier Diode） 多 用 于 开 关 频 率 不 高 （ 1kHz 以 下 ） 的 整 流 电 路 其反向恢复时间较长5μs 正向电流定额和反向电压定额可以达到很高
结温是指管芯PN结的平均温度，用TJ表示。 TJM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125~175C范围之内。
6. 浪涌电流IFSM
指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频 周期的过电流。
电力电子技术
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10
四. 电力二极管的主要类型
按照正向压降、反向耐压、反向漏电流等性能， 特别是反向恢复特性的不同介绍。
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晶闸管的结构
电力电子技术
ppt课件
15
晶闸管的外形
小电流塑封式
大电流平板式
电力电子技术
小电流螺旋式 ppt课件
大电流螺旋式
图形符号
16
晶闸管的外形
KP螺旋式
电力电子技术
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晶闸管的外形
平板式
电力电子技术
ppt课件
18
晶闸管的散热片
自冷式
电力电子技术
风冷式
状态 参数
正向导通
电流
正向大
电压
维持1V
阻态
低阻态
反向截止
几乎为零 反向大 高阻态
反向击穿
反向大 反向大
——
➢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。
PN结的反向击穿（两种形式)
雪崩击穿
齐纳击穿
均可能导致热击穿
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ppt课件
6
二. 电力二极管的基本特性
1. 静态特性
主要指其伏安特性
肖特基二极管的弱点
反向耐压提高时正向压降会提高，多用于200V以下。 反向稳态损耗不能忽略，必须严格地限制其工作温度。
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。 反向耐压较低时其正向压降明显低于快恢复二极管。 效率高，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还小。
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。
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
电力电子技术
ppt课件
5
. PN结与电力二极管的工作原理
PN结的状态
额定电流——在指定的管壳温度和 散热条件下，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来选取 电流定额，并应留有一定的裕量.
IF(AV)=(1.5~2) IM /1.57
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三. 电力二极管的主要参数
2. 正向压降UF
在指定温度下，流过某一指定的稳态正向电流时对 应的正向压降。
3. 反向重复峰值电压URRM
对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。
使用时，应当留有两倍的裕量。
URRM=UDn = (2~3) UM
4. 反向恢复时间trr
trr= td+ tf
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三. 电力二极管的主要参数
5. 最高工作结温TJM
1. 普通二极管（General Purpose Diode）
又称整流二极管（Rectifier Diode） 多 用 于 开 关 频 率 不 高 （ 1kHz 以 下 ） 的 整 流 电 路 其反向恢复时间较长5μs 正向电流定额和反向电压定额可以达到很高
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11
四. 电力二极管的主要类型
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12
. 电力二极管的主要类型
2. 快恢复二极管 （Fast Recovery Diode——FRD）
简称快速二极管
快恢复外延二极管
（Fast Recovery Epitaxial Diodes——
FRED），其trr更短（可低于50ns）， UF也很低
（0.9V左右），但其反向耐压多在1200V以下。
从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。
前者trr为数百纳秒或更长，后者则在100ns以下，
甚至达到20~30ns。
电力电子技术
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. 电力二极管的主要类型
3. 肖特基二极管(DATASHEET)
以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖 特基势垒二极管（Schottky Barrier Diode ——SBD）。
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3
第二节 不可控器件—电力二极管·引
言
➢ Power Diode结构和原理简单，工作可靠， 自20世纪50年代初期就获得应用。
➢ 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。
整流二极管及块
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4
. PN结与电力二极管的工作原理0
第二章 电力二极管和晶闸管
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1
三. 电力电子器件的分类
按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：
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。
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。
不可控器件(Power Diode)
正向
门明显槛增电加压所UT对O 应，的正电向压电。流 IF 开 始
导通
与IF对应的 反向 电力二极管 击穿
两端的电压即为
其正向电压降UF 。
反向截 止状态
承受反向电压时，只有微小而数
值恒定的反向漏电流。
图1-4 电力二极管的伏安特性
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三. 电力二极管的主要参数
1. 正向平均电流IF(AV)
不需要驱动电路。
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三. 电力电子器件的分类
按照驱动电路信号的性质，分为两类：
电流驱动型 电压驱动型
——通过从控 ——仅通过在控制端
制端 注入或者 和公共端之间施加一定 抽出电流来实现导 的电压信号就可实现导 通或者 关断的控 通或者关断的控制。 制。
水冷式
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晶闸管的散热片
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自冷式
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风冷式
水冷式
20
. 晶闸管的结构与工作原理
A
G
KK
A A
G
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K
K G
A
a)
b)
c)
按照正向压降、反向耐压、反向漏电流等性能， 特别是反向恢复特性的不同介绍。
1. 普通二极管（General Purpose Diode）
又称整流二极管（Rectifier Diode） 多 用 于 开 关 频 率 不 高 （ 1kHz 以 下 ） 的 整 流 电 路 其反向恢复时间较长5μs 正向电流定额和反向电压定额可以达到很高
结温是指管芯PN结的平均温度，用TJ表示。 TJM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125~175C范围之内。
6. 浪涌电流IFSM
指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频 周期的过电流。
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四. 电力二极管的主要类型
按照正向压降、反向耐压、反向漏电流等性能， 特别是反向恢复特性的不同介绍。
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晶闸管的结构
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15
晶闸管的外形
小电流塑封式
大电流平板式
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小电流螺旋式 ppt课件
大电流螺旋式
图形符号
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晶闸管的外形
KP螺旋式
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17
晶闸管的外形
平板式
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晶闸管的散热片
自冷式
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风冷式
状态 参数
正向导通
电流
正向大
电压
维持1V
阻态
低阻态
反向截止
几乎为零 反向大 高阻态
反向击穿
反向大 反向大
——
➢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。
PN结的反向击穿（两种形式)
雪崩击穿
齐纳击穿
均可能导致热击穿
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6
二. 电力二极管的基本特性
1. 静态特性
主要指其伏安特性
肖特基二极管的弱点
反向耐压提高时正向压降会提高，多用于200V以下。 反向稳态损耗不能忽略，必须严格地限制其工作温度。
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。 反向耐压较低时其正向压降明显低于快恢复二极管。 效率高，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还小。
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。
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
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. PN结与电力二极管的工作原理
PN结的状态
额定电流——在指定的管壳温度和 散热条件下，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来选取 电流定额，并应留有一定的裕量.
IF(AV)=(1.5~2) IM /1.57
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三. 电力二极管的主要参数
2. 正向压降UF
在指定温度下，流过某一指定的稳态正向电流时对 应的正向压降。
3. 反向重复峰值电压URRM
对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。
使用时，应当留有两倍的裕量。
URRM=UDn = (2~3) UM
4. 反向恢复时间trr
trr= td+ tf
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三. 电力二极管的主要参数
5. 最高工作结温TJM
1. 普通二极管（General Purpose Diode）
又称整流二极管（Rectifier Diode） 多 用 于 开 关 频 率 不 高 （ 1kHz 以 下 ） 的 整 流 电 路 其反向恢复时间较长5μs 正向电流定额和反向电压定额可以达到很高
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四. 电力二极管的主要类型
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12
. 电力二极管的主要类型
2. 快恢复二极管 （Fast Recovery Diode——FRD）
简称快速二极管
快恢复外延二极管
（Fast Recovery Epitaxial Diodes——
FRED），其trr更短（可低于50ns）， UF也很低
（0.9V左右），但其反向耐压多在1200V以下。
从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。
前者trr为数百纳秒或更长，后者则在100ns以下，
甚至达到20~30ns。
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13
. 电力二极管的主要类型
3. 肖特基二极管(DATASHEET)
以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管称为肖 特基势垒二极管（Schottky Barrier Diode ——SBD）。
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第二节 不可控器件—电力二极管·引
言
➢ Power Diode结构和原理简单，工作可靠， 自20世纪50年代初期就获得应用。
➢ 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。
整流二极管及块
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. PN结与电力二极管的工作原理0
第二章 电力二极管和晶闸管
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三. 电力电子器件的分类
按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：
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。
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。
不可控器件(Power Diode)
正向
门明显槛增电加压所UT对O 应，的正电向压电。流 IF 开 始
导通
与IF对应的 反向 电力二极管 击穿
两端的电压即为
其正向电压降UF 。
反向截 止状态
承受反向电压时，只有微小而数
值恒定的反向漏电流。
图1-4 电力二极管的伏安特性
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三. 电力二极管的主要参数
1. 正向平均电流IF(AV)