——基本分类 基本分类 电真空器件： 汞弧整流器、 电真空器件： 汞弧整流器、闸流管 不能用控制信号来控制其通 不控型： 不控型： 代表： 断，代表：电力二极管 能用控制信号来控制其导通 半控型： 半控型： 而无法控制其关断，代表： 而无法控制其关断，代表： 晶闸管 能用控制信号来控制其导通与 全控型：关断，代表： 全控型：关断，代表： IGBT,MOSFET
uF tfr
零偏置转换为正向导通
t
13
I
电力二极管(Power Diode) 电力二极管
——主要性能参数 主要性能参数 1．正向平均电流IF(AV) ．正向平均电流
UB URRM
IF
O UTO
UF
U
指在规定+40℃的环境温度和标准散热条件下， 元件结温达到额定且稳定时，容许长时间连续流过工 频正弦半波电流的平均值。
4
电力电子器件概述
——基本特征 基本特征 处理电功率的能力， 处理电功率的能力，一般远大于处理信息的电 子器件
电力电子器 件与信息电 子器件的比 较：
电力电子器件一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。 子器件，一般都要安装散热器。
(1.5 ↔ 2) I max ⇒ IF ≥ 1.57
2、额定电压URRM的选择原则 、额定电压 URRM应大于电力二极管实际可能承受的最大反向瞬时电 压Umax的2到3倍，然后取相应标准系列值 到 倍
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电力二极管(Power Diode) 电力二极管
——稳压二极管 稳压二极管 1、结构、电气符号、及外形 、结构、电气符号、 结构： 结构： 与电力二极管相同， 与电力二极管相同，只是制造工 艺和方法略有不同 电气符号： 电气符号： 外形： 外形：
2．快速恢复二极管 反向恢复时间很短，一般在5μs以下，此类二极管 称为快速恢复二极管。另外，快速恢复外延型二极管反 向恢复时间可低于50ns，正向压降很低，多用于高频整 流电路中。 DATASHEET 1 2 3
20
2.2 电力二极管 3. 肖特基二极管 肖特基二极管(DATASHEET) )
以金属和半导体接触形成PN结构成的二极管称为肖特 基势垒二极管（Schottky Barrier Diode ——SBD）。 肖特基二极管的优点
23
电力二极管(Power Diode) 电力二极管
——稳压二极管 稳压二极管 2、工作原理及特性 、 伏安特征： 伏安特征： （1）正向特性与普通二极管相同 ） （2）而反向特性却比较特殊：当反向电压加到一定程度时， ）而反向特性却比较特殊：当反向电压加到一定程度时， 虽然管子呈现击穿状态，通过较大电流，但管子不损毁， 虽然管子呈现击穿状态，通过较大电流，但管子不损毁，且 管子两端的电压变化极小，从而起到稳压作用； 管子两端的电压变化极小，从而起到稳压作用；当反相大电 压去掉后，管子恢复反相截止状态。 压去掉后，管子恢复反相截止状态。 工作特点： 工作特点： 主要工作在反向击穿状态，起稳压作用， 主要工作在反向击穿状态，起稳压作用，反向击穿电压即为其 稳压电压； 稳压电压； 稳压管在电路中要反向连接； 稳压管在电路中要反向连接；
TJM是指在 结不致损坏的前提下所能承受的最高平均温度。 是指在PN结不致损坏的前提下所能承受的最高平均温度 结不致损坏的前提下所能承受的最高平均温度。 TJM通常在 通常在125~175°C范围之内。 范围之内。 ° 范围之内
6) 浪涌电流IFSM
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。 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。
5
电力二极管(Power Diode) 电力二极管
——电力二极管的电气图形符号和外形 电力二极管的电气图形符号和外形
电气图形符号
6
大功率二极管
7
电力二极管(Power Diode) 电力二极管
——基本内部结构 基本内部结构 电力二极管的基本结构与信息电子电路中的二极管 一样，都是具有一个PN结的两端器件。 PN结的两端器件 一样，都是具有一个PN结的两端器件。 不同的是电力二极管的PN结面积较大。 不同的是电力二极管的PN结面积较大。 PN结面积较大 电容效应： 电容效应： PN结的电荷量随外加电压而变化 呈现电容效应， 结的电荷量随外加电压而变化， 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 称为结电容CJ 高频等效电路 高频等效电路
I IF
UB
URRM
O UTO UF U
门槛电压UTO 正向电流IF开始明显增加所对应的电 正向电流 开始明显增加所对应的电 压 正向电压降UF 正向导通是电力二极管两端的最 大电压降
10
反向击穿电压U 反向击穿电压 B
电力二极管(Power Diode) 电力二极管
⒉ 动态特性 因结电容的存在，电力二极管在零偏置、正向导通 和反向截止这三个状态之间转换时，必然经过一个过渡 过程，其电压、电流随时间变化的特性称为电力二极管 的动态特性。
3
半导体器件： 半导体器件：
电力电子器件概述
——基本分类 基本分类 电真空器件： 汞弧整流器、 电真空器件： 汞弧整流器、闸流管 通过从控制端注入或者抽出 电流驱动型： 电流驱动型： 电流来实现导通或者 关断的 器件 半导体器件： 半导体器件：
仅通过在控制端和公共端之间 电压驱动型： 电压驱动型： 施加一定的电压信号就可实现 导通或者关断的器件。 导通或者关断的器件。
IF
UB
URRM
O UTO UF U
4．反向重复平均漏电流IRR 反向重复平均漏电流I 对应于反向重复峰值电压URRM下的平均漏电流，
16
电力二极管(Power Diode) 电力二极管
5）最高工作结温TJM ）最高工作结温
结温是指管芯PN结的平均温度， 表示。 结温是指管芯 结的平均温度，用TJ表示。 结的平均温度
第二讲： 电力二极管（功率二极管） 第二讲： 电力二极管（功率二极管）
1 电力电子器件概述 电力电子器件
电力二极管的结构、工作原理、 2 电力二极管的结构、工作原理、基本 特性、 特性、主要参数 3 4 5 电力二极管的选取原则 稳压二极管 抗瞬变二极管
1
电力电子器件概述
——基本概念 基本概念 电力电子变换系统： 电力电子变换系统 由控制电路 驱动电 控制电路、驱动电 控制电路 保护电路 路、保护电路 和 以电力电子器件为 核心的主电路 主电路组成。 主电路
控 制 电 路 检测 电路 保护 电路 驱动 电路
V1 L R
V2
主电路
主电路： 主电路：电力电子变换系统中，直接承担电能的变换或控制 任务的电路 电力电子器件： 电力电子器件：可直接用于主电路中，实现电能的变换或控 制的电子器件。作用类似于信息电子技术（模电、数电）的 信息电子器件。
2
电力电子器件概述
I
电力二极管(Power Diode) 电力二极管
——主要性能参数 主要性能参数
UB URRM
IF
O UTO
UF
U
2．正向电压降UF 正向电压降U 电力二极管在规定温度和散热条件下，流过某一指定的 正向稳态电流时，电力二极管的最大电压降。
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电力二极管(Power Diode) 电力二极管
I
反向重复峰值电压U 3 ． 反向重复峰值电压 URRM （ 额 定电压） 定电压） 电力二极管在指定温度下， 所能重复施加的反向最高峰值 电压
IF UF tF t0 diF dt td t1 diR dt IRP URP
u i
trr tf t2 UR t
UFP
iF
2V 0
uF tfr t
正向导通转换为反向截止
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零偏置转换为正向导通
电力二极管(Power Diode) 电力二极管
关断特性： 关断特性
tF：时刻外加电压改变 t0：时刻电流下降为零， 时刻电流下降为零 电流下降为零，
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2.2 电力二极管
——主要类型 主要类型 1．普通二极管 又称整流二极管（ 又称整流二极管（Rectifier Diode） ） 多用于开关频率不高（ 以下） 多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路 以下 其反向恢复时间较长 正向电流定额和反向电压定额可以达到很高 DATASHEET
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2.2 电力二极管
——主要类型 主要类型 1．普通二极管 又称整流二极管（ 又称整流二极管（Rectifier Diode） ） 多用于开关频率不高（ 以下） 多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路 以下 其反向恢复时间较长 正向电流定额和反向电压定额可以达到很高 DATASHEET
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2.2 电力二极管
电力二极管具有单向导电性
状态参数 电流 正向导通 正向大 反向截止 几乎为零 反向击穿 反向大
电压
维持1V
反向大
反向大
低阻态 阻态
高阻态
——
1、雪崩击穿 2、齐纳击穿 3、热击穿
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电力二极管(Power Diode) 电力二极管
——基本特性 基本特性
静态特性、 静态特性、动态特性 ⒈ 静态特性 电力二极管的静态特性主要是指其 伏安特性，即器件端电压 电流的 端电压与 伏安特性，即器件端电压与电流的 关系。 关系。
反向恢复时间很短（10~40ns）。 反向恢复时间很短（ ）。 正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲。 正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲。 效率高，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还小。 效率高，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还小。
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电力二极管(Power Diode) 电力二极管
电容效应的影响： 电容效应的影响：