變頻器原理與應(yīng)用 第3版 教案 2.1-2.4 功率二極管、晶閘管、GTO、GTR的外形和器件符號

PAGE《變頻器原理及應(yīng)用（第3版）》電子教案PAGE第4頁共4頁中等職業(yè)教育課程改革國家規(guī)劃新教材《電子技術(shù)基礎(chǔ)》電子教案 PAGE1章節(jié)課題第2章變頻器常用電力電子器件（2.1～2.4）課時2教學目的1.了解功率二極管、晶閘管、GTO、GTR的外形和器件符號。2.掌握功率二極管、晶閘管、GTO、GTR的主要參數(shù)。3.會使用萬用表檢測功率二極管、晶閘管、GTO、GTR的好壞和判別極性。重點難點重點：功率二極管、晶閘管、GTO、GTR的主要參數(shù)。難點：使用萬用表檢測功率二極管、晶閘管、GTO、GTR的好壞和判別極性。教學方法結(jié)合日常生活，聯(lián)系實際因材施教，讓學生了解電力電子器件的應(yīng)用，調(diào)動學生的學習積極性。本次課老師要準備好功率二極管、晶閘管、GTO、GTR和萬用表，進行課堂演示，結(jié)合實際講解理論知識，盡可能達到好的教學效果。教具教具：功率二極管、晶閘管、GTO、GTR、萬用表作業(yè)習題2-1；習題2-2：習題2-3；習題2-5課后小結(jié)功率二極管的結(jié)構(gòu)是一個PN結(jié)，加正向電壓導(dǎo)通，加反向電壓截止，是不可控的單向?qū)ㄆ骷?。晶閘管是雙極型電流控制器件。當對晶閘管的陽極和陰極兩端加正向電壓，同時在它的門極和陰極兩端也加適當正向電壓時，晶閘管導(dǎo)通。但導(dǎo)通后門極失去控制作用，不能用門極控制晶閘管關(guān)斷，所以它是半控器件。GTO的導(dǎo)通控制與晶閘管一樣，但門極加負電壓可使GTO關(guān)斷，它是全控器件。GTR的工作原理與普通中小功率晶體管相似，但主要工作在開關(guān)狀態(tài)，不用于信號放大，它承受的電壓和電流數(shù)值大。教學內(nèi)容2.1功率二極管（D）2.2晶閘管（SCR）2.3門極可關(guān)斷（GTO）晶閘管2.4功率晶體管（GTR）知識目標：1.了解功率二極管、晶閘管、GTO、GTR的外形和器件符號。2.掌握功率二極管、晶閘管、GTO、GTR的主要參數(shù)。技能目標：會使用萬用表檢測功率二極管、晶閘管、GTO、GTR的好壞和判別極性。教學內(nèi)容2.1功率二極管（D）1.1.1二極管的基本特征功率二極管的結(jié)構(gòu)與伏安特性1.結(jié)構(gòu)功率二極管的內(nèi)部是PN或PIN結(jié)構(gòu)，是通過擴散工藝制作的。功率二極管引出兩個極，分別稱為陽極A和陰極K。2.伏安特性功率二極管的陽極和陰極間的電壓和流過管子的電流之間的關(guān)系稱為伏安特性，其伏安特性曲線如圖2-2所示。正向特性：硅二極管的開啟電壓為0.5V左右，鍺二極管的開啟電壓為0.1V左右。反向特性：反向截止區(qū)，反向擊穿區(qū)。2.1.2主要參數(shù)1）額定正向平均電流IF2）反向重復(fù)峰值電壓URRM3）正向平均電壓UF教學內(nèi)容2.1.3功率二極管的選用略2.1.4功率二極管的分類功率二極管一般分為三類：(1)標準或慢速恢復(fù)二極管；(2)快速恢復(fù)二極管；(3)自特基二極管。2.2晶閘管（SCR）2.2.1晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管是四層（Ｐ1Ｎ1Ｐ2Ｎ2）三端（Ａ、Ｋ、Ｇ）器件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和等效電路如圖2-3所示。2.2.2晶閘管的導(dǎo)通和阻斷控制晶閘管的導(dǎo)通控制：在晶閘管的陽極A和陰極K間加正向電壓，同時在它的門極G和陰極K間也加正向電壓。使導(dǎo)通的晶閘管的關(guān)斷，必須將陽極電流IA降低到維持電流IH以下。2.2.3晶閘管的陽極伏安特性2.2.4晶閘管的參數(shù)1.晶閘管的電壓參數(shù)（1）正向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓ＵDRM（2）反向重復(fù)峰值電壓ＵRRM。通常將ＵDRM和ＵRRM二值中的較小者定義為晶閘管的額定電壓ＵTn。（3）通態(tài)平均電壓ＵT(AV)2.晶閘管的額定電流ＩT(Ａv2.2.5晶閘管的門極伏安特性及主要參數(shù)略2.2.6晶閘管觸發(fā)電路1.晶閘管對觸發(fā)電路的要求1）觸發(fā)脈沖應(yīng)具有足夠的功率和一定的寬度；2）觸發(fā)脈沖與主電路電源電壓必須同步；教學內(nèi)容3）觸發(fā)脈沖的移相范圍應(yīng)滿足變流裝置提出的要求。2.觸發(fā)電路的分類觸發(fā)電路可按不同的方式分類，依控制方式可分為相控式、斬控式觸發(fā)電路；依控制信號性質(zhì)可分為模擬式、數(shù)字式觸發(fā)電路；依同步電壓形成可分為正弦波同步、鋸齒波同步觸發(fā)電路等。2.2.7晶閘管的保護2.3門極可關(guān)斷（GTO）晶閘管2.3.1GTO的結(jié)構(gòu)與工作原理GTO的結(jié)構(gòu)雖然也是四層三端器件，但制作工藝與晶閘管不同。2.3.2GTO的特性與主要參數(shù)1）最大可關(guān)斷陽極電流ＩTGQM2）關(guān)斷增益Goff2.3.3GTO的門極控制GTO的觸發(fā)導(dǎo)通過程與普通晶閘管相似，關(guān)斷則完全不同，GTO的關(guān)斷控制是靠門極驅(qū)動電路從門極抽出Ｐ2基區(qū)的存儲電荷，門極負電壓越大，關(guān)斷的越快。2.3.4GTO的緩沖電路GTO使用時須接緩沖電路，緩沖電路的作用主要有：在GTO關(guān)斷時，抑制陽極電流下降過程中所產(chǎn)生的尖峰陽極電壓Ｕp，以降低關(guān)斷損耗，防止結(jié)溫升高；抑制陽極電壓ＵＡk的上升率du／dt，以免關(guān)斷失敗；GTO開通時，緩沖電容通過電阻向GTO放電，有助于所有GTO元達到擎住電流值。因此，緩沖電路不僅對GTO具有保護作用，而且對于GTO的可靠開通和關(guān)斷也具有重要意義。2.4功率晶體管（GTR）2.4.1GTR的結(jié)構(gòu)2.4.2