电力电子器件概述与电力二极管x:

湖南省技工学校

理论教学教案

教师姓名

学

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变频 调速

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课题

电力电子器件概述与电力二极管 课的 复习

教学目的

电力电子器件的概念、特点和分类。掌握电力二极管的工作原理、基本特性、主要参数 以及选择和使用中应注意问题。

教 学 重 占 八、、

掌握电力二极管的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用。

教 学 难 占

八、、

掌握电力二极管的工作原理、基本特性、主要参数以及选择和使用。

主要 教学 方法

借助PPT演示、板书等多种形式启发式教学

教 具 挂 图

无

教学 环节 时间 分配

1、组织教学时间

2

3、讲授新课时间

70

2、复习导入时间

8

4、归纳小结时间

5

5、作业布置时间

5

教 学 后 记

［复习导入］

电力电子技术的概念。

电力电子技术的发展史。

电力电子技术的应用。

［讲授新课］

1电力电子器件概述

1.1电力电子器件的概念和特征

1） 概念：

电力电子器件（Power Electronic Device ）

可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电 子器件。

2） 分类：

电真空器件（汞弧整流器、闸流管）

半导体器件（采用的主要材料硅）

3） 同处理信息的电子器件相比的一般特征：

能处理电功率的能力， 般远大于处理信息的电子器 件。

电力电子器件般都工作在开关状态。

电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制。

电力电子器件自身的功率损耗远大于信息电子器件，

一般都要安装散热器。

电力电子器件的损耗：

通态损耗、断态损耗、开关损耗(开通损耗、判断损

耗)

1.2应用电力电子器件系统组成

电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路 和以电

力电子器件为核心的主电路组成。

1.3电力电子器件的分类

按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：

半控型器件(Thyristor )

――通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关 断。

全控型器件(IGBT,MOSFET)

――通过控制信号既可控制其导通又可控制其关 断，又称自关断器件。

不可控器件(Power Diode)

――不能用控制信号来控制其通断，因此也就不需要 驱动电路。

按照驱动电路信号的性质，分为两类：

电流驱动型

——通过从控制端注入或者抽出电流来实现导通或者 关断的控制。

电压驱动型

仅通过在控制端和公共端之间施加一定的电压信 号就可实现导通或者关断。

2不可控器件一电力二极管

2.1 PN结与电力二极管的工作原理

?基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一 样。

彷由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。

　载从外形上看，主要有螺栓型和平板型两种封装。

PN结的状态

状态参数

正向导通

反向截止

反向击穿

电流

正向大

几乎为零

反向大

电压

维持1V

反向大

反向大

阻态

低阻态

高阻态

PN结的反向击穿（两种形式）：雪崩击穿、齐纳击穿，

均可能导致热击穿

PN结的电容效应：

PN结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应，称

为结电容CJ,又称微分电容。结电容按其产生机制和作用 的差别分为势垒电容CB和扩散电容CD。电容影响PN结的 工作频率，尤其是高速的开关状态。

2.2 电力二极管的基本特性

主要指其伏安特性

?门槛电压UTO正向电流IF开始明显增加所对 应的电压。

?与IF对应的电力二极管两端的电压即为其正向 电压降UF。

?承受反向电压时，只有微小而数值恒定的反向

漏电流。

2） 动态特性

――二极管的电压-电流特性随时间变化。由于结电 容的存在。

123 电力二极管的主要参数

1） 正向平均电流I F（AV）

2） 正向压降UF

3） 反向重复峰值电压URRM

4） 反向恢复时间t rr

5） 最高工作结温TJM

结温是指管芯PN结的平均温度，用TJ表示。TJM是指 在PN结不致损坏的前提下所能承受的最高平均温度。

　TJM 通常在125~175C范围之内。

6） 浪涌电流I FSM

指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频周

期的过电流。

2.4电力二极管的主要类型

普通二极管(Ge neral Purpose Diode )

快恢复二极管(Fast Recovery Diode FRD

3.肖特基二极管

［归纳小结］

电力电子器件的概念和特征；

电力电子器件的分类；

不可控器件一电力二极管。

［布置作业］

什么是电力电子器件？

电力电子器件有一些什么特征？

［课后预习］

半控器件一晶闸管