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文檔簡介

功率電子器件大量被應用于電源、伺服驅動、變功率電子設備。這些設備都是自動化系統(tǒng)中必不近年來,隨著應用日益高速發(fā)展的需求,推速度等能力的提高。目前有兩個方向解決這個問題,一是繼續(xù)提高功率總體來講,從耐壓、電流能力看,可控硅目前仍然是最高的,在某些特定場合,仍然要使用大電流、高耐壓的可控硅。但一般的工業(yè)自動化場二極管是功率電子系統(tǒng)中不可或缺的器件,用于整流、續(xù)流等。(1)高效快速恢復二極管。壓降0.8-1.2V,適合小功率,12V缺點是其電阻和耐壓的平方成正比,所以耐壓低(200V以下反向漏電流較大,易熱擊穿。但速度比較快,通態(tài)壓降低。目前SBD的研究前沿,已經(jīng)超過1萬伏。2、大功率晶體管GTR雙管形式——達林頓管。實際比較常用的是達林頓模塊,它把GTR、續(xù)流二極管、輔助電路做到一個模塊內。在較早期的功率電子設備中,比較多地使用了這種器件。下圖是這種器件的內部典型結構。圖:達林頓模塊電路典型結構兩個二極管左側是加速二極管,右側為續(xù)流二極管。加速二極管的原理是引進了電流串聯(lián)正反饋,達到加速的目的。這種器件的制造水平是1800V/800A/2KHz、600V/3A/100KHz電路。而且,速度低,因此限制了它的應用范圍4、功率MOSFET功率場效應管又叫功率場控晶體管。實際上,功率場效應管也分結型、絕緣柵型。但通常指后者中的MOS管,即MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldMOS器件的電極分別為柵極G、漏極D、源極S。耗盡型:柵極電壓為零時,即存在導電溝道。無論VGS正負都起增強型:需要正偏置柵極電壓,才生成導電溝道。達到飽和前,一般使用的功率MOSFET多數(shù)是N溝道增強型。而且不同于一般小功率MOS管的橫向導電結構,使用了垂直導電結構,從而提高了耐壓、電流能力,因此又叫VMOSFET。這種器件的特點是輸入絕緣電阻大(1萬兆歐以上),柵極電流驅動功率小,速度高,安全工作區(qū)寬。但高壓時,導通電阻與電壓的平方成正比,因而提高耐壓和降低高壓阻抗困難。其速度可以達到幾百KHz,使用諧振技術可以達到兆級。無載流子注入,速度取決于器件的電容充放電時間,與工作溫度ID隨UGS變化的曲線,成為轉移特性。從下圖可以看到,隨著):輸出特性反應了漏極電流隨VDS變化的規(guī)律。這個特性和VGS又有關聯(lián)。下圖反映了這種規(guī)律。圖中,爬坡段是非飽和區(qū),水平段為飽和區(qū),靠近橫軸附近為截止區(qū),這點和GTR有區(qū)別。VGS=0時的飽和電流稱為飽和漏電流IDSS。通態(tài)電阻是器件的一個重要參數(shù),決定了電路輸出電壓幅度和損耗。該參數(shù)隨溫度上升線性增加。而且VGS增加,通態(tài)電阻減小。顯然,這個數(shù)值越大越好,它反映了管子的柵極控制能力。柵極閾值電壓VGS是指開始有規(guī)定的漏極電流(1mA)時的最低柵極電壓。它具有負溫度系數(shù),結溫每增加45度,閾值電壓下有些資料給出柵極電荷特性圖,可以用于估算電容的影響。以柵源極電荷增加再次變慢,此時管子已經(jīng)導通。(7)正向偏置安全工作區(qū)及主要參數(shù)注意,它的三個電極分別為門極G、集電極C、發(fā)射極E。上面給出了該器件的等效電路圖。實際上,它相當于把MOS管和達林頓晶體管做到了一起。因而同時具備了MOS管、GTR的這種器件的特點是集MOSFET與GTR的優(yōu)點于一身。輸入阻抗高,速度快,熱穩(wěn)定性好。通態(tài)電壓低,耐壓高,電流大。它的電流密度比MOSFET大,芯片面積只有MOSFET的40%。大功率IGBT模塊達到1200-1800A/1800-3300V的水平(參考)。速度在中等電壓區(qū)域(370-600V),可達到150180KHz。(1)轉移特性:這個特性和MOSFET極其類似,反映了管子的所謂通態(tài)電壓,是指IGBT進入導通狀態(tài)的管壓降VDS,這個電MOSFET的Von為正溫度系數(shù),IGBT小電流為負溫度系數(shù),大常溫下,IGBT和MOSFET的關斷損耗差損耗與溫度關系不大,但IGBT每增加100度,損耗增加2倍。開通損耗IGBT平均比MOSFET略小,而且二者都對溫度比較兩種器件的開關損耗和電流相關,電流越大,損耗越高。最大集射極間電壓UCEM:取決于反向擊穿電壓的大小。所謂擎住效應問題:由于IGBT存在一個寄生的晶體管,當IC大到一定程度,寄生晶體管導通,柵極失去控制作用。此時,漏電流增大,造成功耗急劇增加,器件損壞。安全工作區(qū)隨著開關速度增加將減小。(6)柵極偏置電壓與電阻IGBT特性主要受柵極偏置控制,而且受浪涌電壓影響。其di/dt明顯和柵極偏置電壓、電阻Rg相關,電壓越高,di/dt越大,電而且,柵極電壓和短路損壞時間關系也很大,柵極偏置電壓越高,定義:導體對于電流的阻礙作用叫做該導體的光敏電阻等阻值對環(huán)境變化敏感的電阻器,適用于特殊這里就有講究了,材料不同的電阻所對應的成本很大。下面主要對這五種類型的電阻進行分析:碳制作工藝:它是采用高溫真空鍍膜技術將碳緊碳膜,然后加適當接頭切割,并在其表面涂上環(huán)氧樹脂成的。碳膜的厚度決定阻值的大小,通常用控制膜的厚特點:價格便宜,精度較低(±5%左右),穩(wěn)定性好,阻值和功率制作工藝:它是采用高溫真空鍍膜技術將鎳瓷棒表面形成皮膜,加適當接頭切割,并在其表面涂上環(huán)氧保護而成。金屬膜電阻可以調整它的材料成分、膜層厚度、整阻值。特點:體積小,噪聲低,穩(wěn)定性好,經(jīng)常作為精密性的電阻器使用。應用:用在絕大多數(shù)的家電、無線通訊設制作工藝:它是采用特種金屬或合金作電阻材料,用真空蒸發(fā)或濺金屬氧化膜電阻也可以調整它的材料成分、膜層厚度、刻槽來調整阻值。特點:耐熱性、噪聲電勢、溫度系數(shù)、電壓系數(shù)等電性能比碳膜電阻器優(yōu)良。應用:廣泛應用在電力自動化的控制設備中,可一般采用具有一定電阻率的鎳鉻、錳銅等合感繞法等特點:表面涂覆耐高溫涂料,功率大,溫度系間超負載能力強,阻值常年無變化;可以選用無感型繞制作工藝:是金屬玻璃釉電阻器中的一種。是將金屬粉和玻璃釉粉材料的劃分是確定一個大方向上的電阻的選擇環(huán)境應選擇不同類型的電阻,這種劃分更為細致,也是我們選擇時候的一種重要的參考依據(jù)。下表分別說明其技術指阻值范圍:0-20M?;阻值范圍:0-20M?;就是SMD貼片電阻,也是我們在高密度多這種電阻也分為薄膜電阻和厚膜電阻,這個我們其中兩邊的L為兩個金屬引腳的電感;電容Ca為電阻內略)。這里特別要注意封裝尺寸和內部寄生電容的較小的SMD封裝的寄生參數(shù)也較小。這也是除了減說完了電阻的內外表現(xiàn)形式,這里對應用的比進行描述,主要是用于對電阻阻值、精度、功率使用。這里的參數(shù)具體包括七種:阻值和精度、協(xié)會定義了一個標準電阻值系統(tǒng),并不是所議在進行電阻首先查閱一下這個表格,然后其中不同E的值對應的精度不同,在這個精度下所擁有的阻值是不),范圍就是80~120Ω,弄個90Ω也沒多少意思,所以下一個電阻阻讀數(shù)問題是個老問題,這里簡單介紹色環(huán)法和直接讀數(shù)方法(貼度±5%(金色)。下面5色環(huán)對應470×0.1=47Ω,精度±1%。貼片電阻在實際使用過程以3位為主,大家所謂電阻的額定功率,指的就是長期工作不損壞,并如果換算成顯卡那就是別超頻,否則就容易損毀或遇到這種問題我們必須要采取措施,就四個字:電阻的實際額定功率會急劇下降,因此,實際使用中應標準為:當環(huán)境溫度70度以下時,降額為60%使用;當環(huán)境夠長時間工作不損壞電阻的電壓值,這里我找到分類:負溫度系數(shù)、正溫度系數(shù)及在某一特定溫度下少數(shù)類似康銅、錳銅材料電阻率溫度系數(shù)極阻就是這個原理,用來做自恢復保險絲限流保護電路,溫度升高,),定義:電阻兩端的電壓與通過它的電流不是線但是實際使用中即使是線性電阻也沒有如此理金屬電阻相對線性度較好,非金屬相對線性度較差,起,電阻通電發(fā)熱,內部的電流導子產(chǎn)生無規(guī)則的運動,使電流的定向流動產(chǎn)生起伏變化,進而形成了熱噪聲電流。熱噪聲具體可以勻,電流不能均勻的流經(jīng)電阻的每一個區(qū)域,時,就會產(chǎn)生過剩噪聲。也就是說:電阻的過解決辦法:①進行電阻散熱設計,減少熱噪聲。變化,具體原因是無定型結構具有結晶化趨勢,通高10°,壽命縮短一半。額定電壓和功率下,電阻具有較長的使用在導致失效的物理、化學、熱力學等過程中,電效機理:①開路:主要失效機理

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