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第 1 章 电力电子器件 PowerPoint PPT Presentation


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第 1 章 电力电子器件. 主要内容: 常用电力电子器件的基本结构、工作原理、外特性、主要参数、开关特性、安全工作区。 这些器件的驱动电路和缓冲电路。. 1.1 功率二极管 1.1.1 功率二极管的结构和工作原理. 1. 功率二极管的结构. 2. 功率二极管的工作原理 由于 PN 结具有单向导电性,所以二极管是一个正方向单向导电、反方向阻断的电力电子器件。. 1.1.2 功率二极管的特性和主要参数. 1. 功率二极管的特性 (1) 功率二极管的伏安特性

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第 1 章 电力电子器件

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


1

1


1


1 1 1 1 1

1.1 1.1.1

1.


1

2.

  • PN


1 1 2

1.1.2

1.

(1)

  • Uth()0.5VUthISURO


1


1

(2)

  • PNtrrIRMPNIFRQdi/dttrr=210strrns,trrns


1


1

  • 2.

    (1) URRM

    URSM80URRMURRURRMURO


1

(2) IFR

IFRUFR12V+40IFRPNIm

(1-1)


1

(3) IFrms

  • IFRIFrms

    (1-2)

    (1-1)(1-2)

    (1-3)


1

(4) IFSM

  • 6kV6kA


1

1.2

  • (Thyristor)SCR,8kV6kA


1 2 1

1.2.1

1.

  • PNPN(AKG)


1

  • 1-4 P1N1P2N23PNJ1J2J3


1

2.

  • IGIb2IC2(Ib1)IC1


1

  • (2)

    (3)


1 2 2

1.2.2

1.

(1)

  • UAKIA


1


1

(2)

  • IFGMPGMUFGMPG,0ABC0,ADEFGCBA,


1


1

(3)

  • td10(1+2)<11J2

  • tr0.10.9J2

  • tontdtr

    ton=td+tr(1-4)


1

  • tofftrrtgr

    toff=trr+tgr


1


1

2.

(1)

  • UDRMURRM(23)

    (2) IT(AV)

  • +40,(> 170)


1


1

IT(AV)Im

(1-6)

(1-7)

(1-8)

Kf


1

  • (1.52)


1

(3) IH

  • (4) IL

  • ILIH(24)


1

(5) IGT

  • 6V

    (6) UGT

  • UGTIGTIGFM UGFM


1

(7) du/ dt

  • (8) di / dt


1

1-1 ()Im=100A,IT(AV)1IT(AV)2I1I2


1


1 2 3

1.2.3

1.

(1)


1

10V/s800mA/s

150120


1

(2)


1

RCdu/dtRC


1

(2)

  • Ldi/dt,


1 2 4

1.2.4

1.

  • 50s(400HZ)1200A1500 V25s50s


1

2.


1


1

3.


1


1

4.

  • (Light Activated Thyristor)P1N1P2N2


1


1

1.3

  • GTO(Gate Turn-Off Thyristor)

  • GTO6000A/6000V1kHZ


1 3 1

1.3.1

1.

  • GTOGTO


1


1

2.

(1)

  • GTOP1N1P2N1P2N2GTO1+21+21.15GTO1+21GTO


1

(2)

  • GTOIGIC1N1P2N2IC2IKIC2IAIC1IC2IC11+2<1N1P2N2P1N1P2GTO


1

  • GTO

  • GTO


1 3 2

1.3.2

(1) GTO


1

  • (2) GTO

  • tontdtr,


1

(3) GTO

  • GTOtstftt

  • ts 90%IA

  • tf

  • tt


1

  • GTO


1

  • GTOGTOdu/dtGTO


1

2.

  • GTO

    (1) IATO

  • 1+21

    (2) off

  • GTOoffIATOIgMoff5


1 3 3

1.3.3

  • GTOGTO


1

  • GTO


1 3 4

1.3.4

1.

  • GTOGTO


1

(1)

  • GTO

  • ()GTOdu/dt

  • ()(35)


1

(2)

  • GTO

  • GTO

  • GTO

  • GTO


1

  • GTOGTO


1

(3)

1-23V1GTOV2GTOE2GTOUGRMGTO


1

1-24VCGTOGTOCSCRCSCRGTOGTO


1

1-25


1

2.

  • du/dtdi/dt,


1

(1)

LS


1

(2)

  • RSRS1020 RS

  • VDStrrQr

  • CSLS


1

1.4

  • BJT1.8kVlkA20kHz


1 4 1

1.4.1

  • 1.


1

  • 2.

  • NPNUBC<0,PNUBE>0,PN

  • (1) UBC<0,ICBONP

  • (2) UBE>0,PNIPE,NPINE


1

  • BJT101031000


1 4 2

1.4.2

  • (1) BJT

  • BJTIBUCEIC


1

  • BJT


1

(2) BJT

  • BJT

  • IB1BJTIB2BJTBJT


1

  • BJT


1

  • tdIB1iCiC0.1ICS

  • triCiC=ICSBJTtriC0.1ICS0.9ICS

  • BJTtontdtr

    ton=td+tr (1-9)


1

  • IB1IB2BJTiCICS

  • tsIB1IB2iC0.9ICS

  • tfiCiC0.9ICS0.1ICS

  • iCBJT

  • BJTtofftstf

    toff=ts+tf (1-10)


1

td

  • UiIB1IB1iCIB1iCBJTtd


1

tr

  • iCBJTIB1tr


1

tf

  • UiIB2iCICtsiCtf


1

  • BJTBJTBJT

  • BJTtonBJTBJTtoff


1


1

2.

(1) BJT

(2) BJTBJTICBOICEOIEBO

(3) BJTBJTU(BR)EBOU(BR)CBOU(BR)CEO

(4) BJTICMPCM,TJM


1 4 3

1.4.3

  • BJTICMPCMPSBU(BR)CEO


1

2.


1

3.

(1) PN

  • PN

  • PN

    ()

  • PNPN


1

  • PN--PN


1

(2)

  • BJTUCEDBE F


1


1

  • BE BEE

    E10V15V


1

(3)


1


1 4 4

1.4.4

1.

(1) BJT

  • BJTBJT

  • BJT

  • BJT

  • BJT


1

  • BJT

    BJTBJT

    BJT

    BJTBJT


1

BJTBJT

BJTBJTBJT


1

(2) BJT

  • IB1=(1.52) ICmax/ (1-11)


1

  • IB2BJTIB2IB2IB2IB1(23)


1

(3)

  • BJTBJTIBBJTICmax

    IBICmax/ (1-12)

  • BJT


1

  • VD2BJT


1

  • uiV1V2+VCCR3V2BJTBJTuiV1V2V3-VCCBJTBJTBJT


1


1

2.

  • BJTRCD

  • RC


1

  • uCiC

  • (c)


1


1

  • du/dtBJT


1

  • LS


1


1

(2)


1


1


1


1

3. BJT

(1)

  • BJTBJT

  • BJT


1

  • BJT,,,BJT


1

  • BJTBJT

  • BJT


1

(2)

  • BJTBJTBJTBJTBJTBJT


1

(3)

  • BJTBJTBJTBJTBJT


1

4. BJT

(1) BJT+25

(2) +25BJT

PCM=(T1-T0) /RT (1-13)

  • BJT

    (3) BJTBJT


1

(4) BJTBJT5W

(5) BJT15060W5s

(6)

(7)

(8) BJT


1

1.5

  • --

  • NP

  • MOSFET50A500 V100kHz


1 5 1

1.5.1

1.

  • VDMOSMOSPN+

  • VDMOS() N+N() ,NPNN+NPN+


1

  • iDPUDSPNUT PN+iDN+NVDMOSMOSFET(NP) 3N


1

  • MOSFET


1

  • 2.

  • UGS0PPVMOS

  • UGS0PVMOS

  • UGSPNN,VMOS


1 5 2

1.5.2

  • (1) MOSFET

  • MOSFETUGSIDMOSFETBJTMOSFET


1

  • aMOSFET


1

(2) MOSFET

  • UGSIDUDSVMOSFETUGSMOSFETUGSID UGS


1

  • UGSUDSIDUDS

  • UGSIDUDSPNID


1

(3) MOSFET

  • MOSFETCiCiUGS,UGSUTiDiDtd

  • UGSiDiDiDtrton

    tontdtr (1-14)


1

  • CiRSRGUGSUGSPts

  • Ci iDUGSUTiDtftoff

    tofftstf (1-15)

  • RSCi


1

  • MOSFET


1

(4) (SOA)

MOSFETMOSFET


1

(FBSOA)

  • (SSOA)

  • (SSOA)MOSFETMOSFET


1

2.

(1) BUDSMOSFET

(2) BUGSMOSFET

(3) IDMOSFET

(4) UTMOSFET


1

(5) RonRonUGSMOSFET

(6) MOSFETCGSCGDMOSCDSPN


1

  • CiCoutCf

    CiCGSCGD (1-16)

    CoutCDSCGD (1-17)

    CfCGD (1-18)

  • CiCoutCfCGD


1 5 3

1.5.3

1.

(1) MOSFET


1

(2) MOSFET

MOSFET

MOSFET

MOSFET

MOSFET


1

  • MOSFET


1

(3) MOSFET

TTL


1


1

  • VDMOS


1

2.

  • MOSFETVDMOSVDMOSRC


1

3 MOSFET

(1)

  • 25W12V24V

  • MOSFETMOSFET


1

(2)

  • (3)

  • MOSFETBJT

    (4)

  • VDRCRC


1


1

1.6

  • IGBT80MOSFETBJTIGBT(12001600A)/(18003330V),40kHz


1 6 1

1.6.1

1.

  • IGBTMOSFETBJTIGBTN


1

  • IGBT


1

2.

  • UDS0J3PNIGBT

  • UDS0

    UGUTIGBT

    UGUTIGBT


1 6 2

1.6.2

(1) IGBT

  • UGEICUCEIGBTICUCEIGBTICUCEIGBTIGBTIGBTIGBT


1

  • IGBT


1

(2) IGBT

  • ICUGEUGEUGEthIGBTUGEUGEthIGBTIGBTICUGE


1

(3)


1

(4)

  • IGBTNPN PJ3NPNICNPNNPNPNP


1

(5)

  • IGBTICMUCEMIGBTPNP

  • IGBTIGBTdu/dtdu/dtRBSOA


1

  • IGBT


1

2.

(1) UCES

  • IGBT

    (2) UGES

  • UGESIGBT


1

(3) UGEth

  • IGBT-,IGBTUGEth3V5.5V

    (4) IC

  • (25)IGBT

    (5) UCEO

  • IGBTIGBT1.5V3V


1 6 3

1.6.3

1. IGBT

(1) IGBT

+VIGBT+V

IGBTIGBT

IGBT

IGBTIGBT


1

(2) IGBT

IGBTIGBT

  • IGBT


2 igbt 1 igbt rc

2. IGBT (1) IGBTRC


1

(2) IGBT


1

(3) IGBT


1

3. IGBT

(1)

  • IGBTMOSFETIGBTMOSFET

    (2)

  • BJTIGBT


1

(3)


1

1.8


1 8 1

1.8.1

1.


1

1

()

  • RjRjRjRjRj


1

2

  • Cdi/dtCR


1


1

  • (1-19)

    Um

    ns


1

  • 2.


1


1

()


1

  • di/dtdu/dt

  • (1-20)

    I

    np


1

  • 1

    2

    3

    4


1 8 2 gto

1.8.2 GTO

  • GTO

  • GTOGTO


1

  • GTO


1

2. GTO

  • GTOGTOGTO


1

  • GTO


1

  • GTOGTO1GTO2GTO

  • GTOGTO


1 8 3 bjt

1.8.3 BJT

  • BJT

  • BJTBJT


1

2. BJT

  • BJTBJTBJT

  • BJT


1

  • VDASBJT


1 8 4 mosfet

1.8.4 MOSFET

  • MOSFET

  • MOSFET


1

2. MOSFET

  • MOSFETMOSFET


1 8 5 igbt

1.8.5 IGBT

  • IGBT

  • MOSFETIGBT


1

2. IGBT

(1)

UCES

IGBTIC18%

IGBT


1

(2)

  • RG


1

  • (1)

    VD

    (2)

    SCR

    (3)

    GTOBJTMOSFETIGBT


1

2. ()

(1)

SCRGTOBJT

(2)

MOSEETIGBT


1

3.

(1)

MOSFET

(2)

SCRGTOBJT

(3)

IGBT


1

  • SCRGTOIGBTBJTMOSFET

  • MOSFETIGBTBJTGTOSCR


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