精品文档 ?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 。 1.2不可控器件—电力二极管 1.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 AKAIPJb)NKKAa)c) PN结的单向导电性：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。 造成电力二极管和信息电子电路中的普通二极管区别的一些因素： ?正向导通时要流过很大的电流； ?引线和焊接电阻的压降等都有明显的影响； ?承受的电流变化率di/dt较大； ?为了提高反向耐压，其掺杂浓度低也造成正向压降较大。 1.2.2 电力二极管的基本特性 IIFOUTOUFU （1）静态特性：伏安特性 当电力二极管承受的正向电压大到一定值（门槛电压UTO），正向电流才开始明显增加，处于稳定导通状态。与正向电流IF对应的电力二极管两端的电压UF即为其正向电压降。当电力二极管承受反向电压时，只有少子引起的微小而数值恒定的反向漏电流。 （2）动态特性：因结电容的存在，三种状态之间的转换必然有一个过渡过程，此过程中的电压—电流特性是随时间变化的。 （3）开关特性：反映通态和断态之间的转换过程。 IFUFtFt0diFdttdt1diRdtIRPa)URPtrrtft2URt2V0b)uFtfrtuiUFPiF 电力二极管的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）。这一动态过程时间被称为正向恢复时间tfr。 1.2.3 电力二极管的主要参数 （1）正向平均电流IF(AV) 在指定的管壳温度（简称壳温，用TC表示）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。 （2）正向压降UF 指电力二极管在指定温度下，流过某一指定的稳态正向电流时对应的正向压降。 精品文档
精品文档 （3）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，通常是其雪崩击穿电压UB的2/3，使用时，往往按照电路中电力二极管可能承受的反向最高峰值电压的两倍来选定。 （4）最高工作结温TJM 结温是指管芯PN结的平均温度，用TJ表示，最高工作结温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125~175?C范围之内。 （5）反向恢复时间trr trr= td+ tf ，关断过程中，电流降到0起到恢复反向阻断能力止的时间。 （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。 1.2.4 电力二极管的主要类型 ?普通二极管（General Purpose Diode） ?快恢复二极管（Fast Recovery Diode— FRD） ?肖特基二极管 作业和思考题： 教学反思：
精品文档
精品文档
电力电子技术 课程教案
第3讲 课程类别 授课题目 2.3半控型器件—晶闸管 理论课√ 实训课□ 实验课□ 习题课□ 其他□ 课时 安排 2 教学目的、要求 1.掌握晶闸管的工作原理、参数的确定和型号的选择，熟悉其基本特性，了解晶闸管的派生器件； 2.熟悉可关断晶闸管（GTO）的结构和工作原理，了解有关特性和参数。 教学重点及难点 重点：晶闸管的额定电流、额定电压参数，晶闸管的额定电流计算，GTO的工作原理； 难点：晶闸管的额定电流计算和型号选择，几个重要参数的理解； 教 学 过 程 方法及手段 精品文档
精品文档 导入： 复习回忆： 1．二极管的导通原理是什么？ 2．功率二极管的额定电流如何计算？ 3．功率二极管的伏安特性相比较有什么特点？ 多媒体、举例 录像 新授： 1.3 半控型器件—晶闸管 晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，又称可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifier——SCR），1956年美国贝尔实验室（Bell Lab）发明了晶闸管，1957年美国通 用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品，1958年商业化，开辟了电力电子技术迅 速发展和广泛应用的崭新时代，20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代，能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位。 1.3.1 晶闸管的结构与工作原理 ?外形有螺栓型和平板型两种封装， ?引出阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端， ?对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便，平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。 AKP1GAAGa)N1P2N2Kb)c)KGKJ1J2J3GA 工作原理： Ic1=?1 IA + ICBO1；Ic2=?2 IK + ICBO2； IK=IA+IG ；IA=Ic1+Ic2。 AAP1N1GP2N2Ka)b)N1P2IAV1IGGSEGPNPIc2Ic1NPNV2IKKEAR ?式中?1和?2分别是晶体管V1和V2的共基极电流增益；ICBO1和ICBO2分别是V1和V2的共基极漏电流。由以上式（1-1）~（1-4）可得 IA??2IG?ICBO1?ICBO2 1?(?1??2)是很小的，而当发射极电流建立起来之后，?晶体管的特性是：在低发射极电流下? ? 迅速增大。 ?阻断状态：IG=0，?1+?2很小，流过晶闸管的漏电流稍大于两个晶体管漏电流之和。 精品文档
精品文档 ?开通（门极触发）：注入触发电流使晶体管的发射极电流增大以致?1+?2趋近于1的话，流过晶闸管的电流IA（阳极电流）将趋近于无穷大，实现饱和导通。IA实际由外电路决定。 其他几种可能导通的情况： ?阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应； ?阳极电压上升率du/dt过高； ?结温较高； ?光直接照射硅片，即光触发。光触发可以保证控制电路与主电路之间的良好绝缘而应用于高压电力设备中之外，其它都因不易控制而难以应用于实践，称为光控晶闸管（Light Triggered Thyristor——LTT） ?只有门极触发（包括光触发）是最精确、迅速而可靠的控制手段。 晶闸管正常工作时的特性总结： ?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。 1.3.2 晶闸管的基本特性 IA正向导通-UAURSMURRMIHOIG2IG1IG=0UDRMUbo+UAUDSM雪崩击穿-IA （1）正向特性 IG=0时，器件两端施加正向电压，只有很小的正向漏电流，为正向阻断状态；正向电压超过正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通；随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。 （2）反向特性。 反向阻断状态时，只有极小的反向漏电流流过；当反向电压达到反向击穿电压后，可能导致晶闸管发热损坏。 1.3.3 晶闸管的主要参数 1）断态重复峰值电压UDRM 在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。 2）反向重复峰值电压URRM 在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。 3）通态（峰值）电压UT ——晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。 ?通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压； ?选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍。 4） 维持电流 IH ：使晶闸管维持导通所必需的最小电流。 精品文档
《电力电子技术》教案讲解学习
