电力电子技术第五版课件-第2章电力电子器

电力电子技术第五版课件-第2章电力电子器件目录•电力电子器件概述•不可控器件-硅整流管CONTENT•可控器件-晶体管•半控型器件-晶闸管•全控型器件-绝缘栅双极晶体管IGBT01电力电子器件概述定义与分类定义电力电子器件是指用于转换、控制和传输电能的半导体器件，主要包括晶体管、可控硅整流器、可关断晶闸管等分类根据工作电压和电流的大小，电力电子器件可分为低压和高压两大类低压器件主要有晶体管、可控硅整流器等，高压器件则包括可关断晶闸管、绝缘栅双极晶体管等电力电子器件在电力系统中的地位和作用地位电力电子器件是现代电力系统的重要组成部分，是实现电能转换和控制的关键设备作用电力电子器件在电力系统中的作用主要包括发电、输电、配电和节能等环节，能够实现高效、安全、可靠和节能的电能转换和控制电力电子器件的发展历程与趋势发展历程电力电子器件的发展经历了从硅整流器、可控硅整流器到晶体管、可关断晶闸管等不同阶段，目前正朝着宽禁带半导体材料（如硅碳化物、氮化镓等）和智能功率集成电路（IPIC）等方向发展趋势未来电力电子器件将朝着更高频率、更高效率、更高可靠性和更小体积等方向发展，同时智能功率集成电路和宽禁带半导体材料的应用也将成为重要趋势02不可控器件-硅整流管硅整流管的工作原理硅整流管是一种利用半导体单向导电性的电子器件，当其阳极接正电压时，在反向电压作用下，由于反向电流很电流可以通过硅整流管从阳极流向阴小，硅整流管处于截止状态极，反之则截止硅整流管内部结构由P型和N型半导体材料组成，当阳极接正电压时，空穴和电子分别向阴极和阳极移动，形成正向电流硅整流管的特性与参数01020304硅整流管的正向导通电硅整流管的反向击穿电硅整流管的开关速度较在正向电流较大时，硅阻较小，因此正向压降压较高，一般在几百伏慢，不适合用于高频电整流管的饱和压降增加较低至上千伏路硅整流管的应用硅整流管在电源、电机控制、照在一些低频和高电压的场合，硅由于硅整流管的耐压和耐流能力明等领域广泛应用，作为整流电整流管也用作开关和续流元件较强，因此在一些大功率的电源路的主要元件，将交流电转换为设备中也有应用直流电03可控器件-晶体管晶体管的工作原理晶体管是一种半导体器件，其工作原理基于半导体材料中自由电子和空穴的行为晶体管通过控制输入电流的大小和方向，可以控制输出电流的大小和方向，从而实现信号放大和开关控制等功能晶体管的基本工作原理可以分为三个阶段放大区、饱和区和截止区晶体管的特性与参数晶体管的特性主要包括输入特性和输出晶体管的参数主要包括电流放大倍数、不同类型的晶体管具有不同的特性和参特性，输入特性是指晶体管输入端电压频率特性、最大功率、反向击穿电压等，数，使用时应根据具体需求进行选择与电流之间的关系，输出特性是指晶体这些参数是选择和使用晶体管的重要依管输出端电压与电流之间的关系据晶体管的应用晶体管在电力电子领域中应用在通信领域中，晶体管也广泛随着技术的发展，晶体管的应广泛，如开关电源、电机控制、应用于信号放大、调制解调等用领域不断扩大，未来还将有逆变器等方面更多的应用场景出现04半控型器件-晶闸管晶闸管的工作原理晶闸管是一种半控型电力电子器当门极加正向触发信号时，晶闸当门极加反向触发信号时，晶闸件，通过控制门极电压来控制其管导通，电流可以通过晶闸管流管关断，电流无法通过晶闸管流通断状态过过晶闸管的特性与参数01020304晶闸管具有单向导电性，即只晶闸管的通态压降与电流成正晶闸管的关断时间与电流大小晶闸管的额定电压和电流是选允许电流从阳极流向阴极比，且随着温度的升高而增大和结温有关，关断时间越长，择使用的重要参数，需根据实恢复时间也越长际需求进行选择晶闸管的应用晶闸管在电力系统中广泛应用于高压在工业领域中，晶闸管可应用于电机直流输电、静止无功补偿、有源滤波软启动、调速控制、电力电子开关等等场合在家用电器中，晶闸管也常用于电风此外，晶闸管还可应用于太阳能逆变扇调速、空调压缩机控制等器、不间断电源等领域05全控型器件-绝缘栅双极晶体管IGBTIGBT的工作原理结构工作原理开关过程IGBT由一个N沟道增强型在正向导通时，由VGE的正向偏通过控制VGE的电压，可以控制MOSFET和PNP晶体管组成置使PNP晶体管导通，NPN晶体IGBT的导通和关断管也导通，从而形成电流通路在反向阻断时，VGE反向偏置，PNP晶体管处于截止状态，IGBT处于截止状态IGBT的特性与参数010203特性参数测试方法IGBT具有正向压降低、开包括最大重复反向电压、测试IGBT的特性与参数需关速度快、安全工作区大最大集电极电流、最大集要使用专业的测试设备和等优点电极功耗等方法，以确保测试结果的准确性和可靠性。