1、現(xiàn)代電力電子技術(shù)原理與應(yīng)用,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,2,第二章 功率半導(dǎo)體器件,理想的開(kāi)關(guān)器件,關(guān)斷時(shí)可承受正、反向電壓（越高越好） 開(kāi)通時(shí)可流過(guò)正、反向電流（越大越好） 開(kāi)通態(tài)、關(guān)斷態(tài)均無(wú)損耗 狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程無(wú)損耗 狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程快速完成（越快越好） 開(kāi)關(guān)壽命長(zhǎng)（允許的開(kāi)關(guān)次數(shù)越多越好）,2020年10月11日,3,第二章 功率半導(dǎo)體器件,功率半導(dǎo)體器件的狀態(tài),導(dǎo)通態(tài)（on） 關(guān)斷態(tài)（off） 切換態(tài)（換流與換相）,2020年10月11日,4,第二章 功率半導(dǎo)體器件,功率半導(dǎo)體器件（實(shí)際電力電子開(kāi)關(guān)）,可承受單向或雙向斷態(tài)電壓 可流過(guò)單向或雙向通態(tài)電流 導(dǎo)通態(tài)和關(guān)斷態(tài)的損

2、耗可接受 切換過(guò)程的損耗可接受 切換速度可接受 正確應(yīng)用時(shí)壽命很長(zhǎng),2020年10月11日,5,第二章 功率半導(dǎo)體器件,功率半導(dǎo)體器件（實(shí)際電力電子開(kāi)關(guān)）,2020年10月11日,6,第二章 功率半導(dǎo)體器件,功率半導(dǎo)體器件分類(lèi),不控型整流二極管 半控型晶閘管 全控型GTO、BJT、IGBT、MOSFET ,2020年10月11日,7,第二章 功率半導(dǎo)體器件,功率半導(dǎo)體器件及換流技術(shù)年譜,2020年10月11日,8,功率二極管,第二章 功率半導(dǎo)體器件,P-N結(jié)型半導(dǎo)體器件 單向?qū)щ娖骷?非線(xiàn)性器件,電力系統(tǒng)諧波問(wèn)題 計(jì)算機(jī)仿真的困難,2020年10月11日,9,功率二極管,符號(hào),實(shí)際伏安特性,理

3、想伏安特性,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,10,晶閘管,第二章 功率半導(dǎo)體器件,四層三端半導(dǎo)體器件 半可控電器件（控通不控?cái)啵?非線(xiàn)性器件,電力系統(tǒng)諧波問(wèn)題 計(jì)算機(jī)仿真的困難,2020年10月11日,11,晶閘管,符號(hào),實(shí)際伏安特性,理想伏安特性,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,12,晶閘管,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,13,螺栓型晶閘管外觀,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,14,螺栓型晶閘管外觀,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,15,平板型晶閘管外觀,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,16,常

4、用全控型電力電子器件,第二章 功率半導(dǎo)體器件,功率晶體管（巨型晶體管，BJT，GTR） 金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET） 絕緣柵型雙極型晶體管（IGBT） 門(mén)極可關(guān)斷晶閘管（GTO） ,2020年10月11日,17,功率晶體管,第二章 功率半導(dǎo)體器件,電流控制器件 用于中小功率場(chǎng)合（數(shù)十千瓦數(shù)百千瓦） 開(kāi)關(guān)頻率較低（數(shù)千赫茲以下） 二次擊穿問(wèn)題,2020年10月11日,18,MOSFET,第二章 功率半導(dǎo)體器件,電壓控制器件 用于小功率場(chǎng)合（數(shù)十千瓦以下） 開(kāi)關(guān)頻率較高（可至數(shù)兆赫茲） 無(wú)二次擊穿問(wèn)題,2020年10月11日,19,IGBT,第二章 功率半導(dǎo)體器件,電壓控制器件 用

5、于中小功率場(chǎng)合（數(shù)十千瓦數(shù)百千瓦） 開(kāi)關(guān)頻率中（數(shù)十千赫茲以下） 掣住效應(yīng)問(wèn)題（寄生晶閘管） 該功率等級(jí)目前最理想的器件,2020年10月11日,20,絕緣柵型雙極型晶體管（IGBT）,符號(hào),實(shí)際伏安特性,理想伏安特性,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,21,小功率IGBT器件外觀,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,22,IGBT功率模塊外觀,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,23,IGBT功率模塊外觀（側(cè)面）,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,24,IGBT功率模塊外觀（底面）,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,25,GT

6、O,第二章 功率半導(dǎo)體器件,電流控制器件（關(guān)斷控制電流很大） 用于（極）大功率場(chǎng)合（可至數(shù)十兆瓦） 開(kāi)關(guān)頻率低（千赫茲以下） 極大功率應(yīng)用的（幾乎）唯一選擇,2020年10月11日,26,電力電子功率模塊,第二章 功率半導(dǎo)體器件,電力電子器件的集成 電力電子器件與驅(qū)動(dòng)、保護(hù)電路的集成 電力電子器件與控制電路的集成,2020年10月11日,27,未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),高電壓 大電流 低功耗 高開(kāi)關(guān)速度,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,28,未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,29,電路中的開(kāi)關(guān)器件,第二章 功率半導(dǎo)體器件,KVL與 KCL,不能違反的電路定律：,2020年10月11日,30,電路中的開(kāi)關(guān)器件：遵守KVL,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,31,電路中的開(kāi)關(guān)器件：遵守KCL,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,32,電路中的開(kāi)關(guān)器件：危險(xiǎn)的例子,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,33,電路中的開(kāi)關(guān)器件：危險(xiǎn)的例子,第二章 功率半導(dǎo)體器件,2020年10月11日,34,電路中開(kāi)關(guān)器件符號(hào)的處理：僅考慮主