功率半导体器件.

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1 功率半导体器件

2 功率半导体器件的分类:  1、按可控性分类 （1）不控型器件 （2）半控型器件 （3）全控型器件 2、按驱动信号类型分类 （1）电流驱动型
（2）电压驱动型 功率半导体器件

3 关断时会出现瞬时反向电流和瞬时反向过电压。
§1-2 大功率二极管 一、 大功率二极管的结构 大功率二极管的内部结构与外部构成与晶闸管基本相同，只是少了一个可控的门极。 与普通二极管相比有延迟导通、关断现象。 关断时会出现瞬时反向电流和瞬时反向过电压。 反向恢复时间 trr： 普通2～5μS 快速 nS 功率半导体器件

4 二、大功率二极管的伏安特性 功率半导体器件

5 三、大功率二极管的开通、关断特性 功率半导体器件

6 反向不重复平均电流IRS，反向重复平均电流IRR ４、正向平均电压UF
四、大功率二极管的主要参数 １、额定电流 IF 正向平均电流 ２、额定电压 URRM 反向重复峰值电压 ３、反向漏电流 反向不重复平均电流IRS，反向重复平均电流IRR ４、正向平均电压UF 五、大功率二极管的型号 ZP[电流]─[电压/100][ ] 功率半导体器件

7 §1-3 晶闸管 一、晶闸管的结构 结构:分为管芯及散热器两大部分。 方式: 分为螺栓型与平板型两种。 功率半导体器件

8 功率半导体器件

9 螺栓型：散热效果差，用于200Ａ以下容量的元件
a）自冷 b）风冷 c）水冷 螺栓型：散热效果差，用于200Ａ以下容量的元件 平板型：散热效果好，用于200Ａ以上的元件 功率半导体器件

10 内部结构：四层（P-N-P-N） 三端（A、K、G）
功率半导体器件

11 1、 导通条件：正向阳极电压，正向门极电压。 关断条件：必须使阳极电流降低到某一数值之下（约几十毫安）。
二、晶闸管的工作原理 特点：正向阻断 反向阻断 1、 导通条件：正向阳极电压，正向门极电压。 关断条件：必须使阳极电流降低到某一数值之下（约几十毫安）。 2、 内部物理过程： 晶体管的集电极电流为另一只晶体管的基极电流→形成正反馈 功率半导体器件

12 晶闸管的阳极电流应为: K 功率半导体器件

13 Ia < IH(维持电流）, α 1、α2均下降
K K点时， α 1+ α 2=1，Ig=0 导通后，Ig无影响 (3)关断 Ia < IH(维持电流）, α 1、α2均下降 元件关断 功率半导体器件

14 三、 晶闸管的特性 1、晶闸管的阳极伏安特性 ① 正向阻断高阻区 ② 负阻区 ③ 正向导通低阻区 ④ 反向阻断高阻区 功率半导体器件

15 2、门极伏安特性 门极峰值功率 门极正向峰电流 门极平均功率 门极正向峰电压 确保触发：Ig > IGT, Ug > UGT
加反压< 10Ｖ，防止误触发 功率半导体器件

16 3、 晶闸管的开关特性 延迟时间 上升时间 反向阻断恢复时间 正向阻断恢复时间 功率半导体器件

17 1000V以下（100V一个等级），1000～3000V（200V一个等级）
四、 晶闸管的主要参数 1、额定电压UR 正反向重复峰值电压 UDRM = 0.8UDSM，URRM = 0.8 URSM 取UDRM和URRM中较小值，取整 1000V以下（100V一个等级），1000～3000V（200V一个等级） 选用器件时 UR=(2～ 3)UTM 功率半导体器件

18 2、通态平均电流（额定电流）IT(AV)
单相、工频、正弦半波、角度>170° 波形系数∶Ｋf＝Ｉ/ IT(AV) =π/2 = 1.57 选择元件：有效电流 整流输出：平均电流 从平均电流找出相应波形的有效电流以保证不过热 选用器件时 IT(AV)=(1.5～ 2)IT/1.57 功率半导体器件

19 3、通态平均电压（管压降）UT(AV)
4、维持电流ＩH 几十mA，结温↑ IH↓(不易关断) 5、擎住电流ＩL 开通过程中，能维持导通的最小电流。IL＝（2～4）IH 功率半导体器件

20 6、门极触发电流ＩGT与门极触发电压ＵGT 对触发电路要求，随温度变化。
7、电路换向关断时间ｔq 导通时有载流子存在。使载流子消失， 恢复正向阻断能力，ｔq > 40微秒以上。 功率半导体器件

21 8、断态电压临界上升率 du/dt Uak < UB0， Ic相当于Ig 9、通态电流临界上升率 di/dt di/dt过大→J↑
 门极开路，使元件断→通的最小电压上升率 Uak < UB0， Ic相当于Ig 9、通态电流临界上升率 di/dt di/dt过大→J↑ 功率半导体器件

22 KP500-12 11、晶闸管的型号 Ｐ—普通, Ｋ—快速型，Ｓ—双向型，Ｎ—逆导型，Ｇ—可关断 KP[电流]─[电压/100][ ]
闸流特性 普通型 通态平均电流 正反向重复峰值电压 通态平均电压组别 KP500-12 功率半导体器件

23 五、晶闸管的派生器件 1、快速晶闸管（FST） 开通、关断时间：微秒级 使用频率可至几千赫芝 2、双向晶闸管（TRIAC） 功率半导体器件

24 3、逆导晶闸管（RCT） 4、门极可关断晶闸管（GTO） 门极加正向脉冲电流时导通 加负脉冲电流时能关断 功率半导体器件

25 作业∶ P 习题 3 4 5 功率半导体器件