由一個面積較大的PN結(jié)和兩端引線以及封裝組成的。是允許電流較大電壓較高的二極管從外形上看，主要有螺栓型和平板型兩種封裝。圖1-1功率二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號

a)外形b)結(jié)構(gòu)c)電氣圖形符號一、功率二極管的結(jié)構(gòu)和工作原理AKAKa)IKAPNJb)c)AK電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!門檻電壓UTO，正向電流IF開始明顯增加所對應(yīng)的電壓。正向?qū)ê髩航祷静蛔兂惺芊聪螂妷簳r，只有微小而數(shù)值恒定的反向漏電流，當(dāng)反向電壓增加到UF

時，反向漏電流劇增，管子擊穿。圖1-2功率二極管的伏安特性1.1

功率二極管的伏安特性電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!額定電流——在指定的管殼溫度和散熱條件下，其允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。IF(AV)是按照電流的發(fā)熱效應(yīng)來定義的，使用時應(yīng)按有效值相等的原則來選取電流定額，并應(yīng)留有一定的裕量。1.2

功率二極管的主要參數(shù)1)

正向平均電流IF(AV)電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!二極管電流定額的含義如手冊上某功率二極管的額定電流為100A，說明：允許通過平均值為100A的正弦半波電流；允許通過正弦半波電流的幅值為314A；允許通過任意波形的有效值為157A的電流；在以上所有情況下其功耗發(fā)熱不超過允許值。電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!指管子反向能重復(fù)施加的最高峰值電壓按通常取擊穿電壓UB的2/3使用時，應(yīng)當(dāng)留有兩倍的裕量。1.2

功率二極管的主要參數(shù)2)

反向重復(fù)峰值電壓URRM3)

正向平均電壓UF在指定溫度下，流過額定正弦半波電流時對應(yīng)的正向壓降。4)

反向漏電流IRR對應(yīng)于反向重復(fù)峰值電壓時的漏電流。電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!正向壓降先出現(xiàn)一個過沖UFP，經(jīng)過一段時間才趨于接近穩(wěn)態(tài)壓降的某個值（如2V）。正向恢復(fù)時間tfr。電流上升率越大，UFP越高。UFPuiiFuFtfrt02V開通過程

開通過程：電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!功率二極管的基本應(yīng)用

整流續(xù)流電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!2.1晶閘管的結(jié)構(gòu)、符號和結(jié)構(gòu)模型

晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。具有J1、J2、J3三個PN結(jié)。

A-陽極G-門極K-陰極電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!晶閘管的等效電路(二極管等效電路)AKGJ1J2J3A-K間加正壓時，J2反向阻斷，管子不導(dǎo)通。A-K間加反壓時，J1、J3反向阻斷，管子也不導(dǎo)通。在門極（G）斷開時，電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!晶閘管的工作原理當(dāng)合上S時，有足夠的門極電流流入，通過兩管的電流放大立即形成強(qiáng)烈的正反饋，瞬間就可使兩管飽和導(dǎo)通。

導(dǎo)通后，門極電流即使降為0或?yàn)樨?fù)，也不能使管子關(guān)斷

只有設(shè)法使陽極電流降到維持電流IH以下，使正反饋無法維持時，晶閘管才能關(guān)斷。

導(dǎo)通后陽極電流由電源和負(fù)載電阻決定,晶閘管導(dǎo)通壓降約為1.5V電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!2.3晶閘管的伏安特性（1）正向特性IG=0時，器件兩端施加正向電壓，只有很小的正向漏電流，為正向阻斷狀態(tài)。正向電壓超過正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo，則漏電流急劇增大，器件開通。隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM晶閘管的伏安特性IG2>IG1>IG電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導(dǎo)通。承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通。晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用。要使晶閘管關(guān)斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。晶閘管正常工作時的特性總結(jié)如下：電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!通態(tài)平均電流IT(AV）——在環(huán)境溫度為40C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。標(biāo)稱其額定電流的參數(shù)?！褂脮r應(yīng)按有效值相等的原則來選取晶閘管?！?yàn)榫чl管電流過載能力小,選用時要留有（1.5-2）倍的裕量。2）電流定額電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!〖例1-1〗兩個不同的電流波形(陰影斜線部分)如圖所示，分別流經(jīng)晶閘管，若各波形的最大值Im=100A,試計(jì)算各波形下晶閘管的電流平均值IT(AV)1、IT(AV)2，電流有效值IT1、IT2,若考慮二倍的電流安全裕量，選擇額定電流為50A的晶閘管能否滿足要求？電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!三、單相相控整流電路電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!學(xué)習(xí)整流電路要掌握如下幾方面：結(jié)構(gòu)形式工作原理分析整流電路的工作波形各參數(shù)的數(shù)學(xué)關(guān)系電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!3.1.1單相半波可控整流電路圖3-1

單相半波可控整流電路及波形一)帶電阻負(fù)載的工作情況電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!功率因數(shù)：最大正反向電壓：波形系數(shù)：當(dāng)α=0時：隨著α增大,kf也相應(yīng)增大：電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!解:(1)(2)2.5Ω

(3)電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!二)帶阻感負(fù)載的工作情況wttwwtwtwu20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!2）基本數(shù)量關(guān)系由于電感的存在,晶閘管在U2=0時不關(guān)斷,輸出出現(xiàn)負(fù)電壓直流輸出電壓平均值Ud為：電感越大,導(dǎo)通角θ越大,θ增大會使輸出直流電壓Ud約為0在大電感情況下,無論觸發(fā)角α如何變化,輸出直流電壓Ud總是很小,電路無法工作電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!1）工作原理分析大電感負(fù)載情況下,晶閘管電流和續(xù)流管電流均為矩形波電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!續(xù)流二極管電流平均值IdD與有效值ID：晶閘管和續(xù)流二極管承受的最大正反向電壓電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!其電流平均值為：其電流有效值為：

當(dāng)正弦半波電流的峰值為Im時，電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!選擇二極管電流定額的過程：求出電路中二極管電流的有效值IFrms

；求二極管電流定額IFR，等于有效值IFrms

除以1.57；將選定的定額放大1.5到2倍以保證安全。電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!1.3

功率二極管的關(guān)斷特性和開通特性a)FUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdt延遲時間：td=t1-t0,電流下降時間：tf=t2-t1反向恢復(fù)時間：trr=td+tf恢復(fù)特性的軟度：下降時間與延遲時間的比值tf/td，或稱恢復(fù)系數(shù)，用Sr表示。關(guān)斷過程須經(jīng)過一段短暫的時間才能重新獲得反向阻斷能力，進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。關(guān)斷之前有較大的反向電流出現(xiàn)，并伴隨有明顯的反向電壓過沖。

用在高頻場合下的二極管要求反向恢復(fù)時間短,才能保證在導(dǎo)通與阻斷間快速切換.。電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!

用在高頻場合下的二極管要求使用快恢復(fù)二極管!!

高頻全波整流中,若選用反向恢復(fù)時間長的普通二極管,會在一段時間內(nèi)出現(xiàn)輸出電壓為0的情況!!!正向恢復(fù)過程中,二極管上會有很大的正向動態(tài)壓降,也會使輸出電壓下降.換相時變壓器會短路,發(fā)熱嚴(yán)重電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!二、晶閘管電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!2.2

晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理常用晶閘管的結(jié)構(gòu)螺栓型晶閘管晶閘管模塊平板型晶閘管外形及結(jié)構(gòu)電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!晶閘管的等效電路(三極管等效電路)電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!晶閘管通入門極電流Ig使其導(dǎo)通的過程稱為觸發(fā)

管子觸發(fā)導(dǎo)通后，門極失去控制作用，這種門極可觸發(fā)導(dǎo)通但無法使其關(guān)斷的器件稱為半控器件

其他可能使晶閘管導(dǎo)通的條件：陽極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng)（硬開通）陽極電壓上升率du/dt過高結(jié)溫較高電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!反向特性類似二極管的反向特性。反向阻斷狀態(tài)時，只有極小的反相漏電流流過。當(dāng)反向電壓達(dá)到反向擊穿電壓后，可能導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。晶閘管的伏安特性IG2>IG1>IG正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM（2）反向特性電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!2.4

晶閘管的主要參數(shù)斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM

——在門極斷路而結(jié)溫為額定值時，允許重復(fù)加在器件上的正向峰值電壓。反向重復(fù)峰值電壓URRM

——在門極斷路而結(jié)溫為額定值時，允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。通態(tài)平均電壓UT（AV）——晶閘管通以額定正弦半波電流時陽極和陰極間的平均電壓。通常取晶閘管的UDRM和URRM中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓。選用時，一般取額定電壓為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓2~3倍。使用注意：1）電壓定額電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!波形系數(shù)：電流波形的有效值與平均值之比電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!額定電流為50A的晶閘管，其允許通過的最大電流有效值為50*1.57=78.5A,考慮到2倍的電流裕量,其上有效電流不得超過39.25A,故該晶閘管在(1)和(2)中均不符合要求!電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!整流電路的分類：按組成的器件可分為不可控、半控、全控三種。按電路結(jié)構(gòu)可分為橋式電路和零式電路。按交流輸入相數(shù)分為單相電路和多相電路。整流電路：出現(xiàn)最早的電力電子電路，將交流電變?yōu)橹绷麟?。電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!3.1

單相可控整流電路

3.1.1單相半波可控整流電路

3.1.2單相橋式全控整流電路

3.1.3單相橋式半控整流電路電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!1）工作原理分析電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!2）基本數(shù)量關(guān)系直流輸出電壓平均值Ud為與輸出電流平均值Id：直流輸出電壓有效值U為與輸出電流有效值I：電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!(4)(5)電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!1）工作原理分析電力電子技術(shù)第二次共46頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!三)帶阻感負(fù)載加續(xù)流二極管的工作情況當(dāng)u2過零變負(fù)時，VDR導(dǎo)通，ud為零，VT承受反壓關(guān)斷。L儲存的能量保證了電流id在L-