电力二极管和晶闸管介绍

反向恢复时间：trr= td+ tf
电力二极管的动态过程波形 正向偏置转换为反向偏置
反映通态和断态之间过程的开关特性
1）开通过程：
• 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（如 2V）。 • 正向恢复时间tfr。 • 电流上升率越大，UFP越高 。 U
u i
i FP F
u 2V 0 t
F t
tfr正向恢复时间
fr
电力二极管的动态过程波形 零偏置转换为正向偏置
反向大 ——
电流
电压
阻态
导通条件：在阳极与阴极间加正向电压
关断条件：在阳极与阴极间加反向电压
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)
PN结具有一定的反向耐压能力，但当施加的反向电
压过大，反向电流将会急剧增大，破坏PN结反向偏臵为 截至的工作状态，这就叫反向击穿。 雪崩击穿
为零，而管子两端电压由外电路决定。
电力电子器件的动态特性（也就是开关特性）和参 数，也是电力电子器件特性很重要的方面。 作电路分析时，为简单起见往往用理想开关来代替
实用中，电力电子器件往往需要由信息电 子电路来控制。
在主电路和控制电路之间，需要一定的中 间电路对控制电路的信号进行放大，这就是电力 电子器件的驱动电路。
按照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。
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。
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。
双极型器件——由电子和空穴两种载流子参与
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。
电力电子器件的损耗 通态损耗 主要损耗 断态损耗
开通损耗
开关损耗
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。
2、电力电子器件组成的应用系统
电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路 在主电路 和以电力电子器件为核心的主电路组成。 和控制电
UD
反向重复峰值电压
问题：怎样用万用表判断电力二极管的好坏？ 答：用万用表欧姆档R×100档或R×1k档测量。
正常状态如下：
∞ 0 ∞ 0
正向导通
反向截止
3 、动态特性
二极管的电压-电流特性随时间变化的（结电容的存在） 过渡过程中 电压—电流 特性随时间 变化
反向 偏臵 正向 偏臵
零偏臵
电力二极管的动态状态
控 制 控制电路 检测 电路 保护 电路 驱动 电路
V1 L R
路中附加 一些电路， 以保证电 力电子器 件和整个 系统正常 可靠运行
电
路
V2
主电路
电气隔离 电力电子器件在实际应用中的系统组成
3、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：
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。 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。
齐纳击穿
均可能导致热击穿
2、伏安特性
（ 1 ）正向导通时管压降仅为 1V
ID
左右。
反向不重复峰值电压 反向漏电流
（ 2 ）承受反向电压时，只有微 小而数值恒定的反向漏电流， 器件处于截止状态。 （ 3 ）当反向电压增大到 URSM 时 将导致二极管发生击穿损坏。
URO URSM URRM 0 IRR IRS
3）同处理信息的电子器件相比的一般特征：
处理电功率的能力，一般远大于处理信息的
电子器件。 其处理电功率的能力小至毫瓦级，大至 兆瓦级, 多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。
导通时（通态）阻抗很小，接近于短路，管压降接
近于零，而电流由外电路决定。
阻断时（断态）阻抗很大，接近于断路，电流几乎
2） 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 。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。
延迟时间：td= t1- t0
电流下降时间：tf= t2- t1
IF UF
diF dt td tF t 0
trr t1
tf t2 diR dt
UR
t
IRP
URP
电力二极管及模块
一、结构与伏安特性
1、结构和工作原理
基本结构和工作原理
与信息电子电路中的 二极管一样。
K A a) A K A K
I
P
N
J
b)
从外形上看，主要有
A
K c)
螺栓型和平板型两种
封Baidu Nhomakorabea。
阳极
阴极
PN结的状态
状态 参数
正向导通 正向大
维持1V 低阻态
反向截止 几乎为零
反向大 高阻态
反向击穿 反向大
导电的器件。
复合型器件——由单极型器件和双极型器件集
成混合而成的器件。
1.1
电力二极管
一、结构和伏安特性 二、主要参数 三、参数选择及使用注意事项
四、主要类型
电力二极管结构和原理简单，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。
电力二级管和晶闸管
补充内容：电力电子器件概述
1.1 1.2 1.3 电力二极管 晶闸管 双向晶闸管及其他派生晶闸管
本章小结
电子技术的基础 ——电子器件：晶体管和集成电路
电力电子电路的基础 ——电力电子器件
本章主要内容：
概述电力电子器件的概念、特点和分类等问题。
介绍电力二极管、晶闸管的工作原理、基本特性、主
要参数、选择和使用中应注意问题。
电力电子器件概述
1、 电力电子器件的概念和特征
2 、电力电子器件组成的应用系统
3 、电力电子器件的分类
1、电力电子器件的概念和特征
1）概念: 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。 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。 2）分类: 电真空器件 半导体器件 (汞弧整流器、闸流管等) (采用的主要材料仍然是硅）