二极管整流电路(PPT课件)
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二极管三相桥式整流基本原理ppt课件
导通,电流方向：c—VD6—d—RL—
ud ucb uabuacubc uba uca
a c’ b a’ c b’ a
e—VD2—b
d c,e b
ud c b ucb
2U sin(t 2 )
3
2U sin(t 2 ) 3 2U sin(t )
wtawtc’wtbwta’wtcwtb’ 输出电压波形图
3
25
VD4 VD5 VD6
d
ua ub
iVD4 iVD5 iVD6 a b c
ud
uc
iVD1 iVD2 iVD3
VD1 VD2 VD3
② wta~wtc’ : a 最高,VD4导通; b 最底
VD2导通; 电流方向:a—VD4—d—RL—e—
e
ud ucb uabuacubc uba uca
a c’ b a’ c b’ a
④ wtb~wta’， b 最高,VD5导通; c 最低,VD3
导通;电流方向:b—VD5—d—RL—e—VD3— c
d b,e c
ud ubc b c ubc
2U sin(t 2 )
• wta wt wtb ，a点电位 a 最高，VD4 导通，d a
• wtb wt wtc ，b点电位 b 最高，VD5 导通，d b
• w导tc通，wt dwtac ，c点电位 c 最高，VD6 每个二极管导电120o，d点电位为 a ,b ,c
6
wtawtc’wtbwta’wtcwtb’ 输出电压波形图
7
VD4 VD5 VD6
d
• 共阳极二极管的导电规律为：阴极电位最 低的一个二极管导电。
ud ucb uabuacubc uba uca
a c’ b a’ c b’ a
e—VD2—b
d c,e b
ud c b ucb
2U sin(t 2 )
3
2U sin(t 2 ) 3 2U sin(t )
wtawtc’wtbwta’wtcwtb’ 输出电压波形图
3
25
VD4 VD5 VD6
d
ua ub
iVD4 iVD5 iVD6 a b c
ud
uc
iVD1 iVD2 iVD3
VD1 VD2 VD3
② wta~wtc’ : a 最高,VD4导通; b 最底
VD2导通; 电流方向:a—VD4—d—RL—e—
e
ud ucb uabuacubc uba uca
a c’ b a’ c b’ a
④ wtb~wta’， b 最高,VD5导通; c 最低,VD3
导通;电流方向:b—VD5—d—RL—e—VD3— c
d b,e c
ud ubc b c ubc
2U sin(t 2 )
• wta wt wtb ，a点电位 a 最高，VD4 导通，d a
• wtb wt wtc ，b点电位 b 最高，VD5 导通，d b
• w导tc通，wt dwtac ，c点电位 c 最高，VD6 每个二极管导电120o，d点电位为 a ,b ,c
6
wtawtc’wtbwta’wtcwtb’ 输出电压波形图
7
VD4 VD5 VD6
d
• 共阳极二极管的导电规律为：阴极电位最 低的一个二极管导电。
《二极管工作原理》课件
检波电路
检波电路
利用二极管的导通和截止特性，从调频信号 中提取出调制信号。
检波过程
利用二极管将调频信号的负半周通过负载， 正半周被截止，从而得到调制信号。
调频信号
通过改变载波的频率来传递信息。
调制信号
包含信息的信号，可以是音频、视频或数据 信号。
开关电路
开关电路
利用二极管的单向导电 性，实现电路的通断控
STEP 03
反向结构中，PN结的电 阻较大，因此电流较小。
当反向电压施加在二极管 上时，电流无法通过PN 结，因此二极管处于截止 状态。
PN结
PN结是二极管的核心部分，由P型半导体和N型半导 体相接触形成。
在PN结中，存在一个由N型半导体指向P型半导体的 电场，该电场可以阻止多数载流子的运动。
当正向电压施加在PN结上时，多数载流子会克服电场 阻力而流动，形成电流。当反向电压施加时，多数载
流子被阻止流动，电流无法形成。
Part
03
二极管的工作原理
正向导通
正向导通是指当二极管两端加上正向电压时，二极管正向导通，电流可以通过二极 管。
正向导通的原因是二极管内部的PN结在正向电压作用下变薄，使得电子和空穴能够 更容易地通过，形成电流。
正向导通时，二极管的电阻很小，因此电流较大。
反向截止
反向电流限制
应控制二极管的反向电流在规定范围 内，以防止过热或性能退化。
工作温度
二极管的工作温度应保持在规定范围 内，避免过高或过低的温度影响其性 能和可靠性。
焊接与安装
在焊接和安装二极管时，应遵循正确 的工艺要求，避免过热或机械应力造 成损坏。
THANKS
感谢您的观看
品牌信誉
半导体二极管课件整流
一般可近似认为多数载流子的数量与掺入杂质的浓 度是相等的。
掺入杂质后，虽然形成了N型或P型半导体，但整个 半导体晶体仍然呈电中性。
15 2019/11/25
7.1 半导体基础知识
作者：符庆
5. PN结及其单向导电性
在一块纯净的半导体中，通过特殊工艺，使它的一边成为
P型半导体，另一边成为N型半导体，则两种半导体的交 界面上就形成了一个具有特殊性能的薄层——PN结。
U (V )
2019/11/25
2下7 页
作者：符庆
7.1.3 特殊二极管及其作用
1.稳压二极管（稳压管）
符号：
PN结的反向击穿特性
主要参数：
① 稳压值UZ
UZ
② 稳定电流 IZ 通常为10mA左右
③
动态电阻rZ＝
∆UZ ∆IZ
十几Ω~几十Ω，越小越好
④ 最大耗散功率 PZm
PZm=UZIZmax
2019/11/25
开 始 第 一 回 退 前 进 最 后 返 回 帮 助 退3下9 页出
第7章 常用半导体器件
7.1.4 二极管整流电路 二、桥式全波整流电路
作者：符庆
输出电压：UO= 0.9U2
每个整流管在截止期间所加的
最大反向电压为u2的峰值：
UDRM =U2M UDR 2U2
2019/11/25
ID
1 2
IO
整流——将交流电变为脉动直流电
4下0 页
第7章 常用半导体器件
7.1.4 二极管整流电路
二、桥式全波整流电路 UO= 0.9U2
作者：符庆
2019/11/25
4下1 页
第7章 常用半导体器件
7.1.4 二极管整流电路 二、桥式全波整流电路
掺入杂质后，虽然形成了N型或P型半导体，但整个 半导体晶体仍然呈电中性。
15 2019/11/25
7.1 半导体基础知识
作者：符庆
5. PN结及其单向导电性
在一块纯净的半导体中，通过特殊工艺，使它的一边成为
P型半导体，另一边成为N型半导体，则两种半导体的交 界面上就形成了一个具有特殊性能的薄层——PN结。
U (V )
2019/11/25
2下7 页
作者：符庆
7.1.3 特殊二极管及其作用
1.稳压二极管（稳压管）
符号：
PN结的反向击穿特性
主要参数：
① 稳压值UZ
UZ
② 稳定电流 IZ 通常为10mA左右
③
动态电阻rZ＝
∆UZ ∆IZ
十几Ω~几十Ω，越小越好
④ 最大耗散功率 PZm
PZm=UZIZmax
2019/11/25
开 始 第 一 回 退 前 进 最 后 返 回 帮 助 退3下9 页出
第7章 常用半导体器件
7.1.4 二极管整流电路 二、桥式全波整流电路
作者：符庆
输出电压：UO= 0.9U2
每个整流管在截止期间所加的
最大反向电压为u2的峰值：
UDRM =U2M UDR 2U2
2019/11/25
ID
1 2
IO
整流——将交流电变为脉动直流电
4下0 页
第7章 常用半导体器件
7.1.4 二极管整流电路
二、桥式全波整流电路 UO= 0.9U2
作者：符庆
2019/11/25
4下1 页
第7章 常用半导体器件
7.1.4 二极管整流电路 二、桥式全波整流电路
《整流电路》课件
智能化
随着人工智能和大数据技术的应用，整流电路的设计和优化也正朝着智能化方向发展，实现更精准、高效的能源管理。
随着电动汽车市场的不断扩大，整流电路在车载充电器和充电桩等领域的应用前景广阔，为电动汽车的发展提供稳定、高效的能源供给。
电动汽车领域
在风能、太阳能等可再生能源的利用中，整流电路能够实现高效、稳定的能源转换，促进可再生能源的广泛应用。
效率
温升
噪声与干扰
整流电路的效率越高，说明其能量转换效率越好，损失的能量越少。
整流电路在工作过程中温度升高的情况，温升越低越好，以保证元件的寿命和稳定性。
整流电路在工作过程中产生的噪声和干扰越小越好，以保证系统的稳定性和可靠性。
03
CHAPTER
整流电路的应用与实例
整流电路用于音频设备中，将交流电转换为直流电，为放大器和扬声器提供能源。
可再生能源领域
智能电网的建设需要大量高性能的整流设备，整流电路在智能电网的能源调度和管理中具有重要作用，有助于实现节能减排和能源的高效利用。
智能电网领域
THANKS
感谢您的观看。
半波整流器
现代电子设备中经常使用集成整流芯片，它们集成了整流电路和其他功能，具有高效、紧凑和可靠的特点。
集成整流芯片
04
CHAPTER
整流电路的调试与维护
确保所有电路连接正确，检查电源、电阻、电容等元件是否正常。
调试前准备
按照电路图逐步检查每个元件的电压、电流是否正常，确保电路工作在正常范围内。
02
CHAPTER
整流电路的元件与电路分析
整流电路中的核心元件，单向导电性使电流只能在一个方向上流动。常用的有硅管和锗管。
二极管
滤波电容，用于吸收二极管导通时的管压降，使输出电压更加平滑。
随着人工智能和大数据技术的应用，整流电路的设计和优化也正朝着智能化方向发展，实现更精准、高效的能源管理。
随着电动汽车市场的不断扩大，整流电路在车载充电器和充电桩等领域的应用前景广阔，为电动汽车的发展提供稳定、高效的能源供给。
电动汽车领域
在风能、太阳能等可再生能源的利用中，整流电路能够实现高效、稳定的能源转换，促进可再生能源的广泛应用。
效率
温升
噪声与干扰
整流电路的效率越高，说明其能量转换效率越好，损失的能量越少。
整流电路在工作过程中温度升高的情况，温升越低越好，以保证元件的寿命和稳定性。
整流电路在工作过程中产生的噪声和干扰越小越好，以保证系统的稳定性和可靠性。
03
CHAPTER
整流电路的应用与实例
整流电路用于音频设备中，将交流电转换为直流电，为放大器和扬声器提供能源。
可再生能源领域
智能电网的建设需要大量高性能的整流设备，整流电路在智能电网的能源调度和管理中具有重要作用，有助于实现节能减排和能源的高效利用。
智能电网领域
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半波整流器
现代电子设备中经常使用集成整流芯片，它们集成了整流电路和其他功能，具有高效、紧凑和可靠的特点。
集成整流芯片
04
CHAPTER
整流电路的调试与维护
确保所有电路连接正确，检查电源、电阻、电容等元件是否正常。
调试前准备
按照电路图逐步检查每个元件的电压、电流是否正常，确保电路工作在正常范围内。
02
CHAPTER
整流电路的元件与电路分析
整流电路中的核心元件，单向导电性使电流只能在一个方向上流动。常用的有硅管和锗管。
二极管
滤波电容，用于吸收二极管导通时的管压降，使输出电压更加平滑。
二极管整流电路
A
i
UU
VD1
VD2
VD3 u0
RL
UV
UW
N
三相交流电源做星形连接，中线 N直接与负载相连接。
（4）三相桥式整流电路
uU uV
uW
B i0
Hale Waihona Puke EVD1VD3A
VD5
C
u0
RL
VD2
VD4
VD6
D
3.二极管在汽车上的应用—车用整流电路
车用整流器的二极管分为正极管和负极管两种类型，其外形 和符号如图所示。
第三讲 二极管的应用
图 汽车发电机整流电路及其整流波形图
1.二极管的作用
（1）整流二极管 利用二极管的单向导电性，可以把方向交替变化的交流电
变换成单一方向的脉动直流电。 （2）开关元件
二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当 于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截 止状态，如同一只断开的开关。利用二极管的开关特性，可 以组成各种逻辑电路。
根据输出脉动直流电的波形，整流电路可分为半 波整流电路和全波整流电路；
根据输入交流电的相数，可分为单相整流电路与 三相整流电路等。
（1）单相半波整流电路
输出电压u0是原来正弦电压波形的一半。
（2）单相桥式全波整流电路
桥式整流：将四个整流二极管连接成一个电桥对交流电进 行整流。
（3）三相半波整流电路
图 汽车发电机整流二极管安装图
汽车交流发电机的整流电路
VD1 VD3 VD5
a b c
VD2 VD4 VD6
交流发电机的整流电路
二极管的导通原则： 正二极管的导通原则：瞬间电位最高者导通。 负二极管的导通原则：瞬间电位最低者导通。
二极管整流电路
（2）工作原理
T V4
A
V1
RL io
u2
uo iv1 ,3
u2
V3
B
ωt
V2
的正半周： ① u2的正半周：
二极管导通情况： 二极管导通情况：
io,uo
ωt
导通;V Ｖ1,3--导通 2,4--截止 导通 截止
电流回路: 电流回路
uv
A→V1→RL→V3→B
输出电压： 输出电压： ωt
uO= u2
电路结构简单。 电路结构简单。 只利用了交流电压的半波， 只利用了交流电压的半波，输出电 压低、脉动大、效率低， 压低、脉动大、效率低，只适用于 允许直流电压脉动较大的场合。 允许直流电压脉动较大的场合。
二、单相桥式整流电路 二、
1.电Байду номын сангаас及工作原理 （1）电路
T V4 V1
RL
V3
V2
RL为负载电阻 T为变压器 为变压器 四个整流二极管接成桥式电路
IFM ≥≥ IA F M 0.8 o
通过二极管的正向平均电流 通过二极管的正向平均电流 平均 Iv = Io =0.8A 由 UO ≈ 0.45U 2 ，得 U2 ≈ 得
2U 2 ≈ 126V
UO 40V = ≈ 88.9V 0.45 0.45
URM ≥ 126V2 U RM ≥ 2电路的特点： U 电路的特点：
想一想， 相同) 想一想，比较一下(u2，RL相同)
单相半波整流 单相桥式整流
负载电压 负载电流 二极管IFM
U o ≈ 0.45U 2
U o ≈ 0.9U 2
Io ≈
0.45U2 RL
Io ≈
0.9U 2 RL
二极管整流电路
U o 0.9U
负载电阻中通过的输出电流：
U0 U Io 0.9 RL RL
每只二极管中通过的电流仅为输出电流一半：
1 U I D I 0 0.45 2 RL
每只二极管承受的最高反向电压：
U DRM 2U
常见的几种整流电路
Io
U
直流稳压电 源
Io
电 路
U uo 0
Uo
Io
U uo
§10–1 整流电路
一、单相半波整流电路 电路如图：设变压器副边电 压为 u 2 sin t
根据二极管的单向导电 性，在二极管加正向电压时 导通，负载两端有输出电压； u 而在加反向电压时二极管截 止，负载得不到输出电压。 负载的电压波形及电流波形 u i o o 见右下曲线图。
Tr
直流稳压电 源
二、单相桥式整流电路
单相半波整流电路只利用了电源的半个周期， 并且整流电压的脉动较大。为此常采用全波整流电 路，最常见的就是单相桥式整流电路。
Tr
a u b
RL
~uoBiblioteka ~uRLuo
~
u
RL
uo
~
RL
uo
桥式整流电路的工作情况
在变压器副边电压u为正 半周时，二极管D1、D3导 ~ 通，而二极管D2、D4截止；
U Uo
Uo
整流电 压波形 整流电压 平均值 二极管平 均电流
uo t
0
U o 0.9U
Io 2
t
0
U o 0.9U
Io 2
t
U 0.45U o Io
二极管反 向电压
副边电流 有效值
2U 1.41U
1.57I o
负载电阻中通过的输出电流：
U0 U Io 0.9 RL RL
每只二极管中通过的电流仅为输出电流一半：
1 U I D I 0 0.45 2 RL
每只二极管承受的最高反向电压：
U DRM 2U
常见的几种整流电路
Io
U
直流稳压电 源
Io
电 路
U uo 0
Uo
Io
U uo
§10–1 整流电路
一、单相半波整流电路 电路如图：设变压器副边电 压为 u 2 sin t
根据二极管的单向导电 性，在二极管加正向电压时 导通，负载两端有输出电压； u 而在加反向电压时二极管截 止，负载得不到输出电压。 负载的电压波形及电流波形 u i o o 见右下曲线图。
Tr
直流稳压电 源
二、单相桥式整流电路
单相半波整流电路只利用了电源的半个周期， 并且整流电压的脉动较大。为此常采用全波整流电 路，最常见的就是单相桥式整流电路。
Tr
a u b
RL
~uoBiblioteka ~uRLuo
~
u
RL
uo
~
RL
uo
桥式整流电路的工作情况
在变压器副边电压u为正 半周时，二极管D1、D3导 ~ 通，而二极管D2、D4截止；
U Uo
Uo
整流电 压波形 整流电压 平均值 二极管平 均电流
uo t
0
U o 0.9U
Io 2
t
0
U o 0.9U
Io 2
t
U 0.45U o Io
二极管反 向电压
副边电流 有效值
2U 1.41U
1.57I o
中职《电子线路》课件：1.2 晶体二极管整流电路
选管条件：
（1）二极管允许的最大反向电压应大于承受的反向峰值 电压；
（2）二极管允许的最大整流电流应大于流过二极管的实 际工作电流。
电路缺点：电源利用率低，纹波成分大。 解决办法：全波整流
1.2.2 单相全波整流电路 （一）变压器中心抽头式单相全 波整流电路
1. 电路如图 1.2.2：
全波整流桥 变压 式器中心抽头式 V1 、 V2 为 性 能 相 同 的 整 流 二极管；T为电源变压器，作用 是产生大小相等而相位相反的 v2a和v2b。
3．负载和整流二极管上的电压和电流
（1）负载电压VL
VL = 0.45 V2 （2）负载电流IL
（1.2.1）
IL
VL RL
0.45V2 RL
（1.2.2）
（3）二极管正向电流IV和负载电流IZ
IV
IL
0.45V2 RL
（1.2.3）
（4）二极管反向峰值电压VRM
VRM 2V2 1.41V2
（1.2.4）
整流元件组合件称为整流堆，常见的有： （1）半桥：2CQ型，如图1.2.8（a）所示； （2）全桥：QL型，如图1.2.8（b）所示。
优点：电路组成简单、可靠。
图1.2.8 半桥和全桥整流堆
（3）二极管的平均电流IV
IV
1 2
IL
（1.2.9） （1.2.10） （1.2.11）
（4）二极管承受反向峰值电压 VRM
VRM 2V2 （1.2.12）
优点：输出电压高，纹波小，VRM 较低。应用广泛。
[例1.2.1] 有一直流负载，需要直流电压 VL 60V，直
流电流 I L 4 A。若采用桥式整流电路，求电源变压器次
可见，在v1一周期内，流过二极管的电流iV1 、iV2叠加形 成全波脉动直流电流iL，于是RL两端产生全波脉动直流电压 vL。故电路称为全波整流电路。
二极管整流电路
低，V2、V6导通
uL=uVW uL=uVU uL=uWU
uL=uWV
（2）有关计算公式
1） 整流输出电压平均值
UL 2.34U2
2） 二极管平均电流
IF
1 3
IL
3） 二极管最大反向电压
U Rm 2 3U 2 2.45U 2
例5-4 一直流电源，采用三相桥式整流电路，负载电压和电 流分别为60V和450A，整流二极管实际工作电流和反 向工作电压各为多少？
- RL +
K
U
V4
L1 L2
L1
t1
t2
V V2 L2
t3
t4
V
V5
L3
W V3 L3
W V6
共阴极接法
uL
共阳极接法
二在次t1相～电t2时压有间效内值为UU2相，电其位表最达高式为，：V1导通
U相
uU 2Uu2L=siunUt
T
V相在t2～t3时u间V 内 2UV2 s相in电(位t 最2π高/ 3，) V2导通
优点：电路简单
缺点：输出脉动性仍较大，变压器利用率较低，由于直流电流通过变压 器绕组，使变压器铁芯易发生直流磁化。
2、三相桥式整流电路
（1）电路组成和工作原理
t2
t1
t3
t4 t5
L1
L2
t6
L3
t7
T 一个周期出现六个波头
V1 V2 V3
+
T
iL
U
V
RL uL
W
V4 V5 V6
-
三相桥式整流电路
例5-3 某工厂需一台直流电源，要求输出电压为12V，输出 电流为100A，试计算用三相半波整流电路时，变压器 二次相电压和整流二极管的有关参数。
二极管稳压管及整流滤波稳压电路(ppt)
V阳 =－6 V V阴 =－12 V V阳>V阴 二极管导通 若忽略管压降，二极管可看作短路，UAB =－ 6V 否则， UAB低于－6V一个管压降，为－6.3Ｖ或－6.7V
在这里，二极管起钳位作用。
例2：
+ ui –
R
D 8V
ui
18V 8V
+ uo
–
已知：ui 18sin t V
二极管是理想的，试画 出 uo 波形。
二极管由PN结加上引出线和壳体构成， P极引出线称正极，N极引出线称负极。符号为：
+–
用万用表判别二极管的正负极
黑 0 红
黑 0 红
+–
–+
半导体二极管基本结构
(a) 点接触型
结面积小、 结电容小、正 向电流小。用 于检波和变频 等高频电路。
(b)面接触型
结面积大、 正向电流大、 结电容大，用 于工频大电流 整流电路。
图中电流、电压正方向为正弦交流电正半周的方向
2. 工作原理
Tr a D io
+–
+
u
RL uo
–+
–
b
u 正半周，Va>Vb， 二极管D导通；
u 负半周，Va< Vb， 二极管D 截止 。
3. 工作波形
u
2U
O
t
uo
2U
O
uD
t
O
t
2U
只有在交流的正半周， 才有电流流过负载
4 负载上电压电流的计算
0 2 3 4
D3
t
b
D1 i1 D2 i2
+
RL
u0
-
二极管整流电路
iL iL1 iL2 2iL1
t2～t3时段：
VD2截止，VD1导通，
iL iL1 iL2 2iL1
t1～t2及t3～ t4时段：
uT 0 ，VD1、VD2导通，
iL iL1 iL2 2iL1
13
二极管整流电路
三相桥式二极管整流电路纯电阻负载工作分析
电路结构 共阴极组电压最高相导通 共阳极组电压最低相导通
14
二极管整流电路
纯电阻负载下工作波形
输出直流电压平均值：
Udav
1 π
2π 3
6U2rmssin td(t) 2.34U2rms
二极管承受电压峰值： 6U2rms
3
3
2.12U2rms
2.45U2rms
15
二极管整流电路
三相桥式二极管整流电路阻容负载工作分析
电路结构
16
二极管整流电路
I Rav
Udav R
二极管电流平均值：
I VDav
I da v 3
I Rav 3
二极管承受最高电压： UVDmax 6U2rms
20
电力电子技术
4
二极管整流电路
自然换流点的概念
自然换流点是后续晶闸管相控整流电路的一个重要概念， 是晶闸管整流电路控制和分析的基础概念之一。
对于任何一个晶闸管相控整流电路，把电路中的晶闸管 换为二极管，此时电路的换流点即为该晶闸管相控整流 电路的自然换流点，它是相对应晶闸管触发脉冲最早允 许出现的时刻（即晶闸管设计
二极管电流有效值计算比较复杂，通常直接以负载电流平
均值来近似计算：
IVDavmax
I Ravmax 2
U da vm a x 2R
二极管整流滤波电路PPT课件
图7.1.5三相桥式整流电路
7.1 二极管整流滤波电路
分析方法： 在每个六分之一周期时间内，相电压u2U、 u2V、u2W中总有一个是最大的，一个是最小的。
对于共阴极连接的二极管，哪一只的正极电 位最高，则这只二极管就处于导通状态；
对于共阳极连接的二极管，哪一只的负极电 位最低，则这只二极管就处于导通状态。
IOUO RL来自0.9U2 RL二极管的电流平均值
IV
1 2IO
0.45U2 RL
二极管截止时，承受的最高反向工作电压为
URM 2U2
脉动系数S为
42
S
3
U2 0.67
22 U2
7.1 二极管整流滤波电路
[例7.1.2]如图桥式整流电路，其负载要求电压Uo=36V， 电流为Io=10A，当采用单相桥式整流电路，试求：（1） 整流元件所通过的电流和能承受的最大反向工作电压。
（2）若V2因故损坏开路，Uo和Io为多少？（3）若V2短 路，会出现什么情况？
解：（1）整流元件通过的电流为
11 IV2IO2105(A)
变压器副边电压有效值为 U2U 0.O 903.9640(V)
整流元件所承受的最大反向工作电压为
U RM 2 U 2 1 .4 4 0 5(V 6 )
7.1 二极管整流滤波电路
极管。
7.1 二极管整流滤波电路
3．三相桥式整流电路 优点：三相整流电路具有输出电压脉动小，输出
功率大，变压器利用率高并能使三相电网的负荷平衡。 电路组成：通常变压器的初级绕组接成三角形，
次级绕组接成星型。由六个二极管V1~V6组成桥式整 流电路，共阴极连接二极管V1、V3、V5；共阳极连接 二极管V2、V4、V6。
图7.1.1单相半波整流电路
7.1 二极管整流滤波电路
分析方法： 在每个六分之一周期时间内，相电压u2U、 u2V、u2W中总有一个是最大的，一个是最小的。
对于共阴极连接的二极管，哪一只的正极电 位最高，则这只二极管就处于导通状态；
对于共阳极连接的二极管，哪一只的负极电 位最低，则这只二极管就处于导通状态。
IOUO RL来自0.9U2 RL二极管的电流平均值
IV
1 2IO
0.45U2 RL
二极管截止时，承受的最高反向工作电压为
URM 2U2
脉动系数S为
42
S
3
U2 0.67
22 U2
7.1 二极管整流滤波电路
[例7.1.2]如图桥式整流电路，其负载要求电压Uo=36V， 电流为Io=10A，当采用单相桥式整流电路，试求：（1） 整流元件所通过的电流和能承受的最大反向工作电压。
（2）若V2因故损坏开路，Uo和Io为多少？（3）若V2短 路，会出现什么情况？
解：（1）整流元件通过的电流为
11 IV2IO2105(A)
变压器副边电压有效值为 U2U 0.O 903.9640(V)
整流元件所承受的最大反向工作电压为
U RM 2 U 2 1 .4 4 0 5(V 6 )
7.1 二极管整流滤波电路
极管。
7.1 二极管整流滤波电路
3．三相桥式整流电路 优点：三相整流电路具有输出电压脉动小，输出
功率大，变压器利用率高并能使三相电网的负荷平衡。 电路组成：通常变压器的初级绕组接成三角形，
次级绕组接成星型。由六个二极管V1~V6组成桥式整 流电路，共阴极连接二极管V1、V3、V5；共阳极连接 二极管V2、V4、V6。
图7.1.1单相半波整流电路
二极管PPT课件完整版
二极管导通和截止工作状态判断方法
分析二极管工作状态时，应判断二极管是导通还是截止。
下表是二极管工作状态识别方法，表中，“＋”表示正极性电
压，“－”表示负极性电压。
电压极性及状态
工作状态
+ 正向偏置电压足够大 二极管正向导通，两引脚间电阻很小.
-
正向偏置电压不够大
二极管不足以正向导通，两引脚间内阻 还比较大.
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
测量时表针不能稳定在某一阻值上，二极 管稳定性能差。
火 灾 袭 来 时 要迅速 疏散逃 生，不 可蜂拥 而出或 留恋财 物，要 当机立 断，披 上浸湿 的衣服 或裹上 湿毛毯 、湿被 褥勇敢 地冲出 去
2.二极管故障处理方法
二极管故障种类和特征
故障名称
故障特征
开路
二极管正、负极之间已经断开，正向和反向电阻均 为无穷大。二极管开路后，它的负极没有电压输出。
击穿
二极管正负极间已经通路，正反向电阻一样大。二 极管击穿后，不一定表现为正负极间电阻为零，会 有一些电阻值。负极没有正常信号电压输出，会出 现电路过流故障。
解说
新电路符号
电路符号中表示出两根引脚，通过三角 形表示正极、负极引脚.
旧电路符号
比较新旧两种符号的不同之处是，三角 形老符号要涂黑，新符号不涂黑.
发光二极管 在普通二极管符号的基础上，用箭头形
符号
象的表示了这种二极管能够发光。
稳压二极管 它的电路符号与普通二极管电路符号不
符号
同之处在于负极表示方式不同。
火 灾 袭 来 时 要迅速 疏散逃 生，不 可蜂拥 而出或 留恋财 物，要 当机立 断，披 上浸湿 的衣服 或裹上 湿毛毯 、湿被 褥勇敢 地冲出 去
分析二极管工作状态时，应判断二极管是导通还是截止。
下表是二极管工作状态识别方法，表中，“＋”表示正极性电
压，“－”表示负极性电压。
电压极性及状态
工作状态
+ 正向偏置电压足够大 二极管正向导通，两引脚间电阻很小.
-
正向偏置电压不够大
二极管不足以正向导通，两引脚间内阻 还比较大.
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
测量时表针不能稳定在某一阻值上，二极 管稳定性能差。
火 灾 袭 来 时 要迅速 疏散逃 生，不 可蜂拥 而出或 留恋财 物，要 当机立 断，披 上浸湿 的衣服 或裹上 湿毛毯 、湿被 褥勇敢 地冲出 去
2.二极管故障处理方法
二极管故障种类和特征
故障名称
故障特征
开路
二极管正、负极之间已经断开，正向和反向电阻均 为无穷大。二极管开路后，它的负极没有电压输出。
击穿
二极管正负极间已经通路，正反向电阻一样大。二 极管击穿后，不一定表现为正负极间电阻为零，会 有一些电阻值。负极没有正常信号电压输出，会出 现电路过流故障。
解说
新电路符号
电路符号中表示出两根引脚，通过三角 形表示正极、负极引脚.
旧电路符号
比较新旧两种符号的不同之处是，三角 形老符号要涂黑，新符号不涂黑.
发光二极管 在普通二极管符号的基础上，用箭头形
符号
象的表示了这种二极管能够发光。
稳压二极管 它的电路符号与普通二极管电路符号不
符号
同之处在于负极表示方式不同。
火 灾 袭 来 时 要迅速 疏散逃 生，不 可蜂拥 而出或 留恋财 物，要 当机立 断，披 上浸湿 的衣服 或裹上 湿毛毯 、湿被 褥勇敢 地冲出 去
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
1
本章主要内容
2.1 电力电子器件及应用 2.2 AC-DC变换电路 2.3 DC-DC变换电路 2.4 DC-AC变换电路 2.5 AC-AC变换电路 2.6 多级复合形式的变换电路 2.7 半导体功率器件的驱动与保护电路
K
I
A
电路符号
URBO
IF
0
UTO
UF U
图2-1 电力二极管电路符号及伏安（V－A）特性
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
13
（2）电力二极管的主要参数
正向平均电流IF(AV) ：电力二极管在连续运行条件 时，器件在额定结温和规定的散热条件下，允许 流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
Lf
Uin
VD2
单
相
全 波
uin
Lf
VD1
Cf
负 载
VD2
Lf
VD1
U in
VD2
负 载
Uo
负U
载o
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
28
续表2-1
单
相
桥
uin
式
三 相 半 波
三 相 桥 式
机械工业出版社
Lf
VD1 VD3 Cf
VD2 VD4
VD1
VD2
Lf
负 载
Uo
VD3 Cf
负 载
8
（2）半控型器件：可以通过控制极（门极）控制器 件导通，但不能控制其关断的电力电子器件。晶 闸管(Thyristor)及其大部分派生器件(除GTO及 MCT—MOSFET控制晶闸管等复合器件外)，器 件的关断一般依靠其在电路中承受反向电压或减 小通态电流使其恢复阻断。
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
◆电力电子及其特性 ◆电力电子器件的分类 ◆几种典型的电力电子器件
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
6
电力电子及其特性
电力电子器件被广泛用于处理电能的主电路中，是 实现电能的传输、变换或控制的电子器件。
电力电子器件所具有的主要特征为：
①电力电子器件处理的电功率的大小是其主要的特征 参数。
图2-2 晶闸管电路符号及伏安（V－A）特性
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
16
（1）基本特性：
电流触发特性：当晶闸管A－K极间承受正向电压 时，如果G－K极间流过正向触发电流，就会使晶 闸管导通。
单向导电特性：当承受反向电压时，此时无论门 极有无触发电流，晶闸管都不会导通。
半控型特性：晶闸管一旦导通，门极就失去作用； 此时，不论门极电流是否存在、触发电流极性如 何，晶闸管都维持导通。要使导通的晶闸管恢复 关断，可对其A－K极间施加反向电压或使其流过 的电流小于维持电流（IH）。
3
2.1.1电力电子器件的概念和特征
◆电力技术（电力设备、电力网络） ◆ 电子技术（电子器件、电子电路） ◆ 控制技术（连续、离散）
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
4
1974年美国学者W.Newell用于表征电力电子技术的倒三角
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
5
2.1.2电力电子器件的分类
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
15
2、半控型器件――晶闸管
KG
IA
电路符号
A
U U RSM RRM
IH
IG1 IG2 IG=0
0
U U DRM
bo
UDSM
UA
优点：晶闸管可以承受的 电压、电流在功率半导体 中均为最高，具有价格便 宜、工作可靠的优点，尽 管其开关频率较低，但在 大功率、低频电力电子装 置中仍占主导地位。
交流――直流变换器（AC ―DC Converter） 的功能是将交流电变换成直流电，又称为 整流器。
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
27
a、二极管整流电路――不控整流
表2-1 常用二极管整流器的主要形式
名称 输出电压型
输出电流型
单
VD1
Lf
相
半
uin
波
VD2 Cf
负 载
U o
VD1
(2) 电压驱动型：通过对控制极和另一主电极之间施加 控制电压信号，实现其开通或关断的电力电子器件 称为电压驱动器件，如P－MOSFET，IGBT等。
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
11
几种典型的电力电子器件
不可控器件――电力二极管 半控型器件――晶闸管 电力场效应晶体管――电力MOSFET 绝缘栅双极型晶体管――IGBT
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
12
1、不可控器件――电力二极管
（1）电力二极管的基本特性：电力二极管（Power Diode）承受的反向 电压耐力与阳极通流能力均比普通二极管大得多，但它的工作原理和 伏安（V－A）特性与普通二极管基本相同，都具有正向导电性和反 向阻断性。电力二极管的电路符号和静态特性（即伏安特性）如下图 所示。
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
18
3、电力场效应晶体管――电力MOSFET （1）基本特性
S G
N+ P N+
N+ P N+
沟道
N-
N+
D
a)
D
D
G
G
S N沟道
b)
S P沟道
图2-3 电力MOSFET结构图和电路图形符号
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
19
a)转移特性
C
G
E
图2-5 IGBT电路符号图形
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
22
（2）主要参数
最大集射极间电压BUCES：该参数决定了器件的最高工作电压， 这是由内部PNP晶体管所能承受的击穿电压确定的。
最大集电极电流ICM：包括在一定壳温下的额定直流电流IC和 1ms脉宽最大电流ICP。
9
（3）全控型器件：既可以通过器件的控制极（门极）控 制其导通，又可控制其关断的器件。主要有：功率晶体 管（GTR）、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、门极可关断 晶闸管（GTO）和电力场效应晶体管(P-MOS)等。
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
10
2、按驱动信号类型分类
(1) 电流驱动型：通过对控制极注入或抽出电流，实现 其开通或关断的电力电子器件称为电流驱动型器件， 如Thyrister，GTR，GTO等。
21
4、绝缘栅双极型晶体管――IGBT
（1）基本特性：
静态特性与P-MOSFET类似； UGE=0时IC=0，IGBT处于阻断状态（断态）； UGE足够大（一般为5~15V），IGBT进入导通状态（通态）， 当UCE大于一定值（一般2V左右）时IC>0。 优点：驱动功率小、开关速度高通流能力强、耐压等级高
2.现代电力电子装置的控制系统由微电子器 件（硬件）、控制策略（软件）和检测、 保护、驱动等组成。
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
25
四大基本变化电路
AC-DC变换电路 DC-DC变换电路 DC-AC变换电路 AC-AC变换电路
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
26
2.2 AC—DC变换电路
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
17
（2）主要参数
额施一加个定的电电正压压、值UT反称：向为晶断晶闸态闸管重管在复的额峰额定值定结电电温压压、UU门DT。极RM开和路UR时RM，中允较许小重的复 正路反(向、Ig=峰反0值向)、电断器压态件。重在一复额般峰定分值结别电温取压时正U，D、R允M反、许向U重断R复RM态加：不在晶重器闸复件管峰上门值的极电正开压、
反向重复峰值电压URRM ：指对电力二极管所能重 复施加的反向最高峰值电压，通常是雪崩击穿电 压URBO的2/3。
机械工业出版社
第2章 电源变换和控制技术基础知识
14
正向通态压降UF ：在额定结温下，电力二极管在 导通状态流过某一稳态正向电流（IF）所对应的 正向压降。正向压降越低，表明其导通损耗越小。
最大集电极功耗PCM：在正常工作温度下允许的最大耗散功率。 集射极间饱和压降UCE(sat)：对栅极与发射极（G－E）间施加
一定正向电压，在一定的结温及集电极电流条件下，集射极 （C－E）间的饱和通态压降。此压降在集电极电流较小时， 呈负温度系数，在电流较大时，为正温度系数，这一特性使 IGBT并联运行较为容易。
反向恢复电流IRP及反向恢复时间trr ：反向恢复时 间trr通常定义为从电流下降为零至反向电流衰减 至反向恢复电流峰值25％的时间。反向恢复电流 IRP及恢复时间trr与正向导通时的正向电流IF及电流 下降率diF/dt密切相关。
反向恢复过程：受二极管PN结中空间电荷区存储电荷的影响，向正 向导通的二极管施加反向电压时，二极管不能立即转为截止状态，只 有存储电荷完全复合后，二极管才呈现高阻状态。
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
2
2.1 电力电子器件及应用
◆电力电子器件的概念和特征 ◆电力电子器件的分类 ◆ 不可控器件——电力二极管 ◆半控型器件——晶闸管 ◆电力场效应晶体管——电力MOSFET ◆绝缘栅双极型晶体管——IGBT
机械工业出版社
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
1
本章主要内容
2.1 电力电子器件及应用 2.2 AC-DC变换电路 2.3 DC-DC变换电路 2.4 DC-AC变换电路 2.5 AC-AC变换电路 2.6 多级复合形式的变换电路 2.7 半导体功率器件的驱动与保护电路
K
I
A
电路符号
URBO
IF
0
UTO
UF U
图2-1 电力二极管电路符号及伏安（V－A）特性
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
13
（2）电力二极管的主要参数
正向平均电流IF(AV) ：电力二极管在连续运行条件 时，器件在额定结温和规定的散热条件下，允许 流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
Lf
Uin
VD2
单
相
全 波
uin
Lf
VD1
Cf
负 载
VD2
Lf
VD1
U in
VD2
负 载
Uo
负U
载o
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
28
续表2-1
单
相
桥
uin
式
三 相 半 波
三 相 桥 式
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Lf
VD1 VD3 Cf
VD2 VD4
VD1
VD2
Lf
负 载
Uo
VD3 Cf
负 载
8
（2）半控型器件：可以通过控制极（门极）控制器 件导通，但不能控制其关断的电力电子器件。晶 闸管(Thyristor)及其大部分派生器件(除GTO及 MCT—MOSFET控制晶闸管等复合器件外)，器 件的关断一般依靠其在电路中承受反向电压或减 小通态电流使其恢复阻断。
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
◆电力电子及其特性 ◆电力电子器件的分类 ◆几种典型的电力电子器件
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
6
电力电子及其特性
电力电子器件被广泛用于处理电能的主电路中，是 实现电能的传输、变换或控制的电子器件。
电力电子器件所具有的主要特征为：
①电力电子器件处理的电功率的大小是其主要的特征 参数。
图2-2 晶闸管电路符号及伏安（V－A）特性
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
16
（1）基本特性：
电流触发特性：当晶闸管A－K极间承受正向电压 时，如果G－K极间流过正向触发电流，就会使晶 闸管导通。
单向导电特性：当承受反向电压时，此时无论门 极有无触发电流，晶闸管都不会导通。
半控型特性：晶闸管一旦导通，门极就失去作用； 此时，不论门极电流是否存在、触发电流极性如 何，晶闸管都维持导通。要使导通的晶闸管恢复 关断，可对其A－K极间施加反向电压或使其流过 的电流小于维持电流（IH）。
3
2.1.1电力电子器件的概念和特征
◆电力技术（电力设备、电力网络） ◆ 电子技术（电子器件、电子电路） ◆ 控制技术（连续、离散）
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4
1974年美国学者W.Newell用于表征电力电子技术的倒三角
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2.1.2电力电子器件的分类
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
15
2、半控型器件――晶闸管
KG
IA
电路符号
A
U U RSM RRM
IH
IG1 IG2 IG=0
0
U U DRM
bo
UDSM
UA
优点：晶闸管可以承受的 电压、电流在功率半导体 中均为最高，具有价格便 宜、工作可靠的优点，尽 管其开关频率较低，但在 大功率、低频电力电子装 置中仍占主导地位。
交流――直流变换器（AC ―DC Converter） 的功能是将交流电变换成直流电，又称为 整流器。
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
27
a、二极管整流电路――不控整流
表2-1 常用二极管整流器的主要形式
名称 输出电压型
输出电流型
单
VD1
Lf
相
半
uin
波
VD2 Cf
负 载
U o
VD1
(2) 电压驱动型：通过对控制极和另一主电极之间施加 控制电压信号，实现其开通或关断的电力电子器件 称为电压驱动器件，如P－MOSFET，IGBT等。
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11
几种典型的电力电子器件
不可控器件――电力二极管 半控型器件――晶闸管 电力场效应晶体管――电力MOSFET 绝缘栅双极型晶体管――IGBT
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12
1、不可控器件――电力二极管
（1）电力二极管的基本特性：电力二极管（Power Diode）承受的反向 电压耐力与阳极通流能力均比普通二极管大得多，但它的工作原理和 伏安（V－A）特性与普通二极管基本相同，都具有正向导电性和反 向阻断性。电力二极管的电路符号和静态特性（即伏安特性）如下图 所示。
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
18
3、电力场效应晶体管――电力MOSFET （1）基本特性
S G
N+ P N+
N+ P N+
沟道
N-
N+
D
a)
D
D
G
G
S N沟道
b)
S P沟道
图2-3 电力MOSFET结构图和电路图形符号
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
19
a)转移特性
C
G
E
图2-5 IGBT电路符号图形
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22
（2）主要参数
最大集射极间电压BUCES：该参数决定了器件的最高工作电压， 这是由内部PNP晶体管所能承受的击穿电压确定的。
最大集电极电流ICM：包括在一定壳温下的额定直流电流IC和 1ms脉宽最大电流ICP。
9
（3）全控型器件：既可以通过器件的控制极（门极）控 制其导通，又可控制其关断的器件。主要有：功率晶体 管（GTR）、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、门极可关断 晶闸管（GTO）和电力场效应晶体管(P-MOS)等。
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
10
2、按驱动信号类型分类
(1) 电流驱动型：通过对控制极注入或抽出电流，实现 其开通或关断的电力电子器件称为电流驱动型器件， 如Thyrister，GTR，GTO等。
21
4、绝缘栅双极型晶体管――IGBT
（1）基本特性：
静态特性与P-MOSFET类似； UGE=0时IC=0，IGBT处于阻断状态（断态）； UGE足够大（一般为5~15V），IGBT进入导通状态（通态）， 当UCE大于一定值（一般2V左右）时IC>0。 优点：驱动功率小、开关速度高通流能力强、耐压等级高
2.现代电力电子装置的控制系统由微电子器 件（硬件）、控制策略（软件）和检测、 保护、驱动等组成。
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
25
四大基本变化电路
AC-DC变换电路 DC-DC变换电路 DC-AC变换电路 AC-AC变换电路
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26
2.2 AC—DC变换电路
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
17
（2）主要参数
额施一加个定的电电正压压、值UT反称：向为晶断晶闸态闸管重管在复的额峰额定值定结电电温压压、UU门DT。极RM开和路UR时RM，中允较许小重的复 正路反(向、Ig=峰反0值向)、电断器压态件。重在一复额般峰定分值结别电温取压时正U，D、R允M反、许向U重断R复RM态加：不在晶重器闸复件管峰上门值的极电正开压、
反向重复峰值电压URRM ：指对电力二极管所能重 复施加的反向最高峰值电压，通常是雪崩击穿电 压URBO的2/3。
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
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正向通态压降UF ：在额定结温下，电力二极管在 导通状态流过某一稳态正向电流（IF）所对应的 正向压降。正向压降越低，表明其导通损耗越小。
最大集电极功耗PCM：在正常工作温度下允许的最大耗散功率。 集射极间饱和压降UCE(sat)：对栅极与发射极（G－E）间施加
一定正向电压，在一定的结温及集电极电流条件下，集射极 （C－E）间的饱和通态压降。此压降在集电极电流较小时， 呈负温度系数，在电流较大时，为正温度系数，这一特性使 IGBT并联运行较为容易。
反向恢复电流IRP及反向恢复时间trr ：反向恢复时 间trr通常定义为从电流下降为零至反向电流衰减 至反向恢复电流峰值25％的时间。反向恢复电流 IRP及恢复时间trr与正向导通时的正向电流IF及电流 下降率diF/dt密切相关。
反向恢复过程：受二极管PN结中空间电荷区存储电荷的影响，向正 向导通的二极管施加反向电压时，二极管不能立即转为截止状态，只 有存储电荷完全复合后，二极管才呈现高阻状态。
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第2章 电源变换和控制技术基础知识
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2.1 电力电子器件及应用
◆电力电子器件的概念和特征 ◆电力电子器件的分类 ◆ 不可控器件——电力二极管 ◆半控型器件——晶闸管 ◆电力场效应晶体管——电力MOSFET ◆绝缘栅双极型晶体管——IGBT
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