电力电子技术基础-第2章 电力电子器件.pptx

电力电子技术基础

电力电子技术哈尔滨理工大学电气与电子工程学院电力电子技术课程讲座主要内容1绪论1电力电子器件2直流斩波器345逆变器整流器6交交变换器7软开关

电力电子技术哈尔滨理工大学电气与电子工程学院电力电子技术课程讲座2电力电子器件1.电力电子器件概述2.电力二极管3.半控型电力电子器件4.全控型电力电子器件5.宽禁带半导体电力电子器件6.电力电子器件的应用技术

电力电子技术哈尔滨理工大学电气与电子工程学院电力电子技术课程讲座2.1电力电子器件概述1.电力电子器件的基本构成2.电力电子器件的主要特征3.电力电子器件的分类

51、电力电子器件的基本构成2.1电力电子器件概述跟其他半导体器件一样，电力电子器件也是由不同导电类型(P型或N型)半导体薄层或微区，以及金属薄层和介质薄层，用特种工艺组合而成的。不同的组合方式形成了半导体器件的不同结构，主要有三种：N型半导体与P型半导体接触因载流子扩散形成PN结；金属与N型半导体接触因载流子扩散形成电子势垒，简称MES；半导体硅表面经氧化处理后再与金属接触形成了金属-氧化物-半导体三层系统，称为MOS。

61、电力电子器件的基本构成2.1电力电子器件概述1)PN结：是P型和N型半导体薄层或微区在原子尺度上的紧密结合体。PN结的基本特征是单向导电性。P型:以带正电的空穴作为主要载流子;N型:以电子为主要载流子.当P端比N端电位高时电阻极低，PN结导通；反之电阻极高，PN结阻断。

71、电力电子器件的基本构成2.1电力电子器件概述2)金属半导体肖特基势垒接触(MES)：有选择的金属薄层与半导体表面的紧密接触，形成具有类似于PN结的单向导电性。金属与半导体接触时会出现两种情况：金属与N型半导体接触，半导体中的载流子扩散进入金属，在半导体中形成内建电场，称为肖特基势垒。金属与半导体接触仅仅是为了引出电极（或导线），不希望在金属与半导体接触面出现电子势垒。

81、电力电子器件的基本构成2.1电力电子器件概述3)金属-氧化物-半导体三层系统(MOS)，是半导体硅表面经氧化处理后再淀积一层金属薄膜构成的三层系统。MOS结构的基本特征：可以通过金属膜电位的变化，改变氧化层下半导体表层的导电极性和电导率。

92、电力电子器件的主要特征2.1电力电子器件概述由于电力电子器件直接用于处理电能的主电路，因而同处理信息的电子器件相比，它一般具有如下特征：器件能承受电压和电流的能力是其最重要的参数；为了减小器件自身损耗，一般工作在开关状态；在实际应用当中，电力电子器件往往需要由信息电子电路来控制；尽管工作在开关状态，但电力电子器件自身的功率损耗仍远大于信息电子器件，使用时注意安装散热片。

103、电力电子器件的分类2.1电力电子器件概述1）按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度，可以将电力电子器件分为三类:不控型器件：不能用控制信号控制其导通和关断的电力电子器件，这类器件是指电力二极管。半控型器件：能用控制信号控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件，这类器件主要是指晶闸管(Thyristor)及其派生器件。全控型器件：能用控制信号控制其导通和关断的电力电子器件，又称为自关断器件。这类器件品种很多，目前最常用的是绝缘栅双极晶体管(IGBT)和电力场效应晶体管(MOSFET)。

113、电力电子器件的分类2.1电力电子器件概述2）按照控制信号的性质分：电流驱动型：SCR、GTO、GTR；脉冲触发型电平控制型电压驱动型：MOSFET、IGBT。3）按照控制信号的信号波形分：单极型器件双极型器件4）按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况分：复合型器件

电力电子技术哈尔滨理工大学电气与电子工程学院电力电子技术课程讲座2.2电力二极管1.电力二极管的结构2.电力二极管的工作原理3.电力二极管的伏安特性4.电力二极管的主要参数5.电力二极管的主要类型

131、电力二极管的结构2.2电力二极管电力二极管是由一个面积较大的PN结和两端引线及封装构成，如图所示(阳极A，阴极K)。电力二极管无论功能还是结构，都是最简单的电力电子器件；电力二极管与模拟电子技术课所讲的二极管是一样的，都是以半导体PN结为基础；PN结的形成：N型半导体与P型半导体接触因载流子扩散形成PN结。

14PN结的形成原理2.2电力二极管由于N区和P区交界处电子和空穴的浓度存在差别，造成各区的多数载流子向对方区