功率半導(dǎo)體器件

§１.１

晶閘管的結(jié)構(gòu)和工作原理一、晶閘管的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu):分為管芯及散熱器兩大部分。

方式:分為螺栓型與平板型兩種。1第一章

功率半導(dǎo)體器件螺栓型：散熱效果差，用于２００Ａ以下容量的元件；平板型：散熱效果好，用于２００Ａ以上的元件

2第一章

功率半導(dǎo)體器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)：四層（P-N-P-N）

三端（A。K。G）

3第一章

功率半導(dǎo)體器件二、晶閘管的工作原理正向阻斷，反向阻斷。1、

導(dǎo)通條件：1.晶閘管的陽極—陰極之間加正向電壓；2. 門極加正向電壓，使足夠的門極電流Ig流入。關(guān)斷條件：陽極電流小于維持電流IH以下并經(jīng)過一段時間。4第一章

功率半導(dǎo)體器件2、

內(nèi)部物理過程：晶體管的集電極電流為另一名晶體管的基極電流形成正反饋。

5第一章

功率半導(dǎo)體器件晶閘管的陽極電流應(yīng)為:

6第一章

功率半導(dǎo)體器件

當(dāng)α1+α2=1時，Ig=0

導(dǎo)通后，Ig無影響 (3)關(guān)斷

Ia

<IH,α1、α2均下降，

元件關(guān)斷

7第一章

功率半導(dǎo)體器件§１-２晶閘管的特性

一.

晶閘管的陽極伏安特性

理想特性

實際特性

①

正向阻斷高阻區(qū);②

負(fù)阻區(qū);③

正向?qū)ǖ妥鑵^(qū);④

反向阻斷高阻區(qū)

8第一章

功率半導(dǎo)體器件二.晶閘管門極伏安特性

IGFM：門極正向峰電流

UGFM：門極正向峰電壓

PGM：門極峰值功率

PG：門極平均功率

確保觸發(fā)：Ig

>IGT,Ug>UGT

加反壓<10Ｖ，防止誤觸發(fā)

分散性采用區(qū)域表示法9第一章

功率半導(dǎo)體器件§１-３晶閘管的主要參數(shù)

參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB290032-92國電公司術(shù)語和GB4940-85普通晶閘管對主要參數(shù)做一介紹一、額定電壓UR

正反向重復(fù)峰值電壓

UDRM=0.8UDSM，URRM=0.8URSM

取UDRM和URRM中較小值，取整

1000V以下（100V一個等級），1000-3000V（200V一個等級）10第一章

功率半導(dǎo)體器件二、通態(tài)平均電流（額定電流）IT(AV)

單相、工頻、正弦半波、角度>１７０°

IT(AV)=I=Ｋf＝Ｉ/IT(AV)=π/2=1.57選擇元件：有效電流整流輸出：平均電流從平均電流找出相應(yīng)波形的有效電流以保證不過熱。

11第一章

功率半導(dǎo)體器件三、通態(tài)平均電壓（管壓降）UT(AV)

通態(tài)平均電壓∶

P.13表1-5四、維持電流ＩH

幾十mA，結(jié)溫↑IH↓(難關(guān)斷)五、擎住電流ＩL

開通過程中，能維持導(dǎo)通的最小電流。ＩL＝（2～4）ＩH12第一章

功率半導(dǎo)體器件六、門極觸發(fā)電流ＩGT與門極觸發(fā)電壓ＵGT

對觸發(fā)電路要求，隨溫度變化。

七、門極控制的開通時間ｔgt

幾十至幾百微秒。

八、電路換向關(guān)斷時間ｔq

導(dǎo)通時有載流子存在。使載流子消失，正向阻斷能力，ｔq>４０微秒以上。

13第一章

功率半導(dǎo)體器件九、斷態(tài)電壓臨界上升率

門極開路，使元件斷通的最小電壓上升

Uak

<UB0，

IC相當(dāng)于Ig十、通態(tài)電流臨界上升率di/dt過大J↑14第一章

功率半導(dǎo)體器件十一、晶閘管的型號

Ｐ----普通,Ｋ—快速型，Ｓ—雙向型，Ｎ—逆導(dǎo)型，Ｇ—可關(guān)斷，LTT—光控

KP[電流]─[電壓/100][通態(tài)壓降組別]

KP500-12G 0.9V<=UT(AV)<=1.0V 作業(yè)∶

P．36習(xí)題2、3、7.2)、5)、8.2)、5)

15§１-４大功率二極管一、大功率二極管的結(jié)構(gòu)

大功率二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部構(gòu)成與晶閘管基本相同，只是少了一個可控的門極。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上看，它是一個具有Ｐ型及Ｎ型兩層半導(dǎo)體、一個ＰＮ結(jié)和陽極Ａ、陰極Ｋ的兩層兩端半導(dǎo)體器件。與普通晶閘管相比∶有延遲導(dǎo)通、關(guān)斷現(xiàn)象。關(guān)斷時會出現(xiàn)瞬時反向電流和瞬時反向過電壓。

第一章

功率半導(dǎo)體器件16第一章

功率半導(dǎo)體器件二、大功率二極管的伏安特性17第一章

功率半導(dǎo)體器件四、大功率二極管的型號

ZP[電流]─[電壓/100][]三、大功率二極管的主要參數(shù)１．額定電流IF

正向平均電流，與晶體管相同。２．額定電壓URRM

反向重復(fù)峰值電壓３．反向漏電流反向不重復(fù)峰值電流IRS，反向重復(fù)平均電流IRR４．正向平均電壓UF

18第一章

功率半導(dǎo)體器件五、分類１．普通二極管２．快恢復(fù)二極管 開通特性 關(guān)斷特性3．肖特基二極管19第一章

功率半導(dǎo)體器件

電力半導(dǎo)體器件是電力電子技術(shù)的核心、基礎(chǔ)，是發(fā)展的龍頭。器件特性的每一次發(fā)展