(高职)1.2 电力二极管ppt课件.ppt
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1、1.2 电力二极管电力二极管电力电子技术电力电子技术( (第第5 5版版) ) 第第1 1章章 电力电子器件电力电子器件1.2 1.2 电力二极管电力二极管 电力二极管(电力二极管(Power Diode)也称为半导体整流器()也称为半导体整流器(Semiconductor Rectifier,简称,简称SR),属),属不可控电力电子器件不可控电力电子器件,是,是20世纪最早获得应用的世纪最早获得应用的电力电子器件。电力电子器件。 在中、高频整流和逆变以及低压高频整流的场合发挥着积极的作用在中、高频整流和逆变以及低压高频整流的场合发挥着积极的作用, 具具有不可替代的地位。有不可替代的地位。1.
2、2.1 电力二极管及其工作原理电力二极管及其工作原理 1、电力二极管的外形和电气图形符、电力二极管的外形和电气图形符: 由一个面积较大的由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成,结和两端引线以及封装组成, 从外形上看,主要有螺栓型和平板型两种。从外形上看,主要有螺栓型和平板型两种。 图电力二极管的外形和电气图形符号图电力二极管的外形和电气图形符号b)外形)外形 c)电气图形)电气图形2 2、PNPN结与电力二极管工作原理结与电力二极管工作原理 (1 1)基本结构和工作、原理与电子电路中的二极管一)基本结构和工作、原理与电子电路中的二极管一样,以半导体样,以半导体PNPN结结为基础。为基础。
3、图(图(a)电力二极管的结构)电力二极管的结构1.2.1 电力二极管及其工作原理电力二极管及其工作原理(2 2)N型半导体和型半导体和P型半导体结合后构成型半导体结合后构成PN结结: 内电场内电场:空间电荷建立的电场空间电荷建立的电场,也称也称自建电场自建电场,其方向是阻止扩散运,其方向是阻止扩散运动的,另一方面又吸引对方区内的少子(对本区而言则为多子)向动的,另一方面又吸引对方区内的少子(对本区而言则为多子)向本区运动,即本区运动,即漂移运动漂移运动。 空间电荷空间电荷:PN交界处电子和空穴的浓度差别,造成了各区的多子向交界处电子和空穴的浓度差别,造成了各区的多子向另一区的另一区的扩散运动扩
4、散运动,到对方区内成为少子,在界面两侧分别留下了,到对方区内成为少子,在界面两侧分别留下了带正、负电荷但不能任意移动的杂质离子。这些不能移动的正、负带正、负电荷但不能任意移动的杂质离子。这些不能移动的正、负电荷称为电荷称为空间电荷。空间电荷。 空间电荷区空间电荷区:扩散运动和漂移运动最终达到动态平衡,正、负空间电扩散运动和漂移运动最终达到动态平衡,正、负空间电荷量扩散运动和漂移运动最终达到动态平衡,正、负空间电荷量达荷量扩散运动和漂移运动最终达到动态平衡,正、负空间电荷量达到稳定值,形成了一个稳定的由空间电荷构成的范围,称为到稳定值,形成了一个稳定的由空间电荷构成的范围,称为空间电空间电荷区荷
5、区。2 2、PNPN结与电力二极管工作原理结与电力二极管工作原理1.2.1 电力二极管及其工作原理电力二极管及其工作原理 PN结的正向导通状态:结的正向导通状态: 电导调制效应使得电导调制效应使得PN结在正向电流较大时压降仍然很低,结在正向电流较大时压降仍然很低,维持在维持在1V左右,所以正向偏置的左右,所以正向偏置的PN结表现为低阻态。结表现为低阻态。 PN结的反向截止状态:结的反向截止状态: PN结的单向导电性结的单向导电性-主要特征主要特征 PN结的反向击穿:结的反向击穿: 有雪崩击穿和齐纳击穿两种形式,可能导致热击穿。有雪崩击穿和齐纳击穿两种形式,可能导致热击穿。 PN结的电容效应:结
6、的电容效应: PN结的电荷量随外加电压而变化,呈现电容效应,称为结的电荷量随外加电压而变化,呈现电容效应,称为结电容结电容CJ,又称为微分电容。结电容按其产生机制和作用的,又称为微分电容。结电容按其产生机制和作用的差别分为势垒电容差别分为势垒电容CB和扩散电容和扩散电容CD 。(3) PN结的特性结的特性2 2、PNPN结与电力二极管工作原理结与电力二极管工作原理1.2.1 电力二极管及其工作原理电力二极管及其工作原理 势垒电容:势垒电容:只在外加电压变化时才起作用。外加电压频只在外加电压变化时才起作用。外加电压频率越高,势垒电容作用越明显。势垒电容的大小与率越高,势垒电容作用越明显。势垒电容
7、的大小与PN结结截面积成正比,与阻挡层厚度成反比。截面积成正比,与阻挡层厚度成反比。 扩散电容:扩散电容:仅在正向偏置时起作用。在正向偏置时,当仅在正向偏置时起作用。在正向偏置时,当正向电压较低时,势垒电容为主;正向电压较高时,扩散正向电压较低时,势垒电容为主;正向电压较高时,扩散电容为结电容主要成分。电容为结电容主要成分。 结电容:结电容:影响影响PN结的工作频率,特别是在高速开关的结的工作频率,特别是在高速开关的状态下,可能使其单向导电性变差,甚至不能工作,应用状态下,可能使其单向导电性变差,甚至不能工作,应用时应加以注意。时应加以注意。2 2、PNPN结与电力二极管工作原理结与电力二极管
8、工作原理1.2.1 电力二极管及其工作原理电力二极管及其工作原理1、电力二极管的伏安特性、电力二极管的伏安特性 当电力二极管承受的正向电压大到一当电力二极管承受的正向电压大到一定值定值(门槛电压(门槛电压UTO),正向电流才开始,正向电流才开始明显增加,处于稳定导通状态。与正向电明显增加,处于稳定导通状态。与正向电流流IF对应的电力二极管两端的电压对应的电力二极管两端的电压UF即即为其正向电压降。为其正向电压降。 当电力二极管承受反向电压时,只有当电力二极管承受反向电压时,只有少子引起的微小而数值恒定的反向漏电流。少子引起的微小而数值恒定的反向漏电流。图图1.2.2 电力二极管的电力二极管的伏
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