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第1章电力半导体器件

1.1电力半导体器件种类与特点

1.2功率二极管

1.3功率晶体管

1.4功率场效应管

1.5绝缘栅极双极型晶体管

1.6晶闸管

1.7晶闸管的派生器件

1.8主要电力半导体器件特性比较

1.1电力半导体器件种类与特点

1.1.1半导体器件分类

从功率等级来分类

有微功率器件、小功率器件、大功率器件等等

制造材料分类

有锗管、硅管等等

从导电机理分类

有双极型器件、单极型器件、混合型器件等等

从控制方式来分类

可分为不可控器件、半可控器件和全可控器件三类器件

1.1.2电力半导体器件使用特点

•电力半导体器件稳态时通常工作在饱

和导通与截止两种工作状态。

•饱和导通时，器件压降很小，而截止

时它的漏电流小得可以忽略，这样在

饱和导通与截止两种工作状态下的损

耗都很小，器件近似于理想的开关

•但需要指出的是，电力半导体器件在

开关状态转换过程时并不是瞬时完成

的（所需时间称开关时间），而是要图1-1：简单的bjt电路

经过一个转换过程（称开关过程）

•例如，图1-1所示电路中，当工作在饱和导通状态时管

压降，，的管耗，截止的漏

电流，即截止时的管耗。如果工作在线性放大状态时，

设，则的管耗。

从使用角度出发，主要可从以下五个方面考查电力半导体

器件的性能特点：

导通压降

运行频率

器件容量

耐冲击能力

可靠性

此外，诸如控制功率、可串并联运行的难易程度、价格等

等也是选择电力半导体器件应考虑的因数。

1.2功率二极管

•1.2.1二极管工作

原理与伏安特性

•它具单向导电性

•当外加正向电压（P区加正、N图1-2二极管耗尽层与少数载流子浓度

区加负）时，PN结导通，形分布

成电流

•二极管外加反向偏压（P区加

负、N区加正）时,所以反向

电流非常小.

•二极管的伏安特性如图1-3所

示。

图1-3二极管伏安特性

1.2.2功率二极管开关特性

功率二极管开通时

间很短，一般可以忽略

不计，但二极管的关断

过程较复杂，对电路的

影响不能忽视。

二极管关断过程的波形

•关断过程的三个时间段。

•反相恢复时间，反相恢

研究二极管关断过程的电路复电流。

1.3.2工作原理及输出特性

图

1

-

8

B

（a）共发射极电路系数是共基极电路的电流放大倍

J

T数，亦称电流传输比

三

种

基

本

电（b）共基极电路

路

β称为共射极电路的电流放大倍数。若接

近于1，则β的数值会很大,它反映了BJT

的放大能力，就是用较