《電工電子技術(shù)》課件-功率二極管

功率二極管主要內(nèi)容功率二極管的結(jié)構(gòu)功率二極管的工作原理

功率二極管的參數(shù)功率二極管的特性功率半導(dǎo)體器件概述

電力電子變換過程中，通過開通和關(guān)斷，對(duì)電能進(jìn)行變換或控制的電子器件稱為功率半導(dǎo)體器件，它是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。功率半導(dǎo)體器件的分類

功率半導(dǎo)體器件不可控器件半控型器件全控型器件按器件是否可控或被控制信號(hào)所控制的程度分功率半導(dǎo)體器件的分類

不可控器件是指無(wú)法用控制信號(hào)來控制其導(dǎo)通或關(guān)斷的功率半導(dǎo)體器件。這類器件只有一種，就是功率二極管，其導(dǎo)通和關(guān)斷由所承受的電壓和流過的電流決定。功率半導(dǎo)體器件的分類

半控型器件是指通過控制信號(hào)可以控制其導(dǎo)通但不能控制其關(guān)斷的功率半導(dǎo)體器件。這類器件主要是指晶閘管及其大部分派生器件。功率半導(dǎo)體器件的分類

全控型器件是指通過控制信號(hào)既可控制其導(dǎo)通又可控制其關(guān)斷的功率半導(dǎo)體器件。這類器件種類很多，如

BJT

、

MOSFET

、

IGBT

等，是目前電力電子變換器中最為常用的器件。功率半導(dǎo)體器件按驅(qū)動(dòng)電氣量的性質(zhì)分電壓控制型電流控制型按器件內(nèi)電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的情況分單極型器件雙極型器件功率半導(dǎo)體器件的分類

功率半導(dǎo)體器件的分類

單極型器件是指只有一種載流子參與導(dǎo)電的功率半導(dǎo)體器件。常用的單極型器件主要是

MOSFET

。功率半導(dǎo)體器件的分類

雙極型器件是指電子和空穴兩種載流子均參與導(dǎo)電的功率半導(dǎo)體器件。常用的雙極型器件包括晶閘管、BJT

和IGBT

等。功率二極管BJTMOSFETIGBT

高頻功率半導(dǎo)體器件

功率二極管屬于不可控電力電子器件，結(jié)構(gòu)和工作原理簡(jiǎn)單，工作可靠，在電力電子變換器中應(yīng)用非常廣泛，常用于整流、續(xù)流和電壓箝位。功率半導(dǎo)體器件的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

功率二極管是由一個(gè)面積較大的PN結(jié)和兩端引線以及封裝組成?；窘Y(jié)構(gòu)電氣符號(hào)圖1功率二極管的基本結(jié)構(gòu)和電氣符號(hào)功率半導(dǎo)體器件的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

二極管處于正向電壓作用下，則

PN

結(jié)導(dǎo)通，正向管壓降很小；反之，若二極管處于反向電壓下，則

PN

結(jié)截止，僅有極小的可忽略的小電流流過二極管。功率二極管的伏安特性

功率二極管的伏安特性曲線，即流過二極管的電流與其兩端電壓之間的關(guān)系。圖2功率二極管伏安特性曲線功率二極管的伏安特性門坎電壓Uth：當(dāng)外加電壓大于Uth

時(shí)，二極管導(dǎo)通，此后電流迅速上升。反向飽和電流IR當(dāng)外加反向電壓時(shí)，二極管反向截止，只有微小而恒定的反向漏電流IR。

擊穿電壓UB當(dāng)反向電壓超過UB

后，二極管將被擊穿，反向電流迅速增加。

伏安特性正向?qū)▔航礥F在指定溫度下，二極管流過某一穩(wěn)態(tài)正向電流時(shí)對(duì)應(yīng)的正向?qū)▔航?。功率二極管的主要參數(shù)額定正向平均電流IF

在指定結(jié)溫、規(guī)定散熱條件下，二極管允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。反向重復(fù)峰值電壓URRM二極管工作時(shí)所能重復(fù)施加的反向最高峰值電壓（即額定電壓）通常是反向雪崩擊穿電壓

UB

的

2/3

。使用時(shí)，按電路中二極管電壓應(yīng)力的

1.5

倍來選取二極管額定電壓。反向恢復(fù)時(shí)間

trr

：

從正向電流過零到反向電流下降到其峰值

10

%

的時(shí)間間隔。

PN

結(jié)不損壞所能承受的最高平均溫度。功率二極管的主要參數(shù)最高允許結(jié)溫

TjM

結(jié)溫：功率二極管分為哪些類型？功率二極管的類型功率二極管普通二極管快恢復(fù)二極管肖特基二極管功率二極管的類型

普通二極管典型反向恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，一般在

5μs

以上，電流定額由小于

1A

至數(shù)千安，電壓由數(shù)十伏至數(shù)千伏以上。一般用于

1kHz

以下的整流電路，這類應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)反向恢復(fù)時(shí)間要求不高。功率二極管的類型

快恢復(fù)二極管是指反向恢復(fù)時(shí)間小于

5μs

的二極管，用于高頻整流、直流變換和逆變。功率二極管的類型

肖特基