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电力电子器件介绍

作者:赚钱的游戏 发布时间:2020-08-06 20:56 点击数:

  电力电子器件介绍_电力/水利_工程科技_专业资料。1.1 半导体基础知识 导体:自然界中很容易导电的物质称为导体,金属 一般都是导体。 绝缘体:有的物质几乎不导电,称为绝缘体,如橡 皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体:另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘

  1.1 半导体基础知识 导体:自然界中很容易导电的物质称为导体,金属 一般都是导体。 绝缘体:有的物质几乎不导电,称为绝缘体,如橡 皮、陶瓷、塑料和石英。 半导体:另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘 体之间,称为半导体,如锗、硅、砷化镓 和一些硫化物、氧化物等。 1.1.1 本征半导体 纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。 一、半导体 导电特性处于导体(低价元素构成)和绝 缘体(高价元素构成)之间,称为半导体,如 锗、硅等,均为四价元素。 共价键 价电子共有化,形成共价键的晶格结构 1.1.1 本征半导体 纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。 一、半导体 二、本征半导体的导电情况 金属导电是由于其内部有自由电子存在(载流子), 在外电场的作用下,自由电子定向移动,形成电流. 空穴 自由电子 半导体中有两种载流子:自由电子和空穴 + - + - + - + - + - + - + - + - 在外电场作用下,电子的定向移动形成电流 + - + - + - + - + - + - + - + - 在外电场作用下,空穴的定向移动形成电流 1.本征半导体中载流子为电子和空穴; 2.电子和空穴成对出现,浓度相等; 3.由于热激发可产生电子和空穴,因此半导 体的导电性和温度有关,对温度很敏感。 作者:周宇 1.1.2 杂质半导体 一、N型半导体 在纯净的硅晶体 中掺入五价元素 (如磷),使之取 代晶格中硅原子的 位置,就形成了N 型半导体。 电子----多子; 空穴----少子. 作者:周宇 1.1.2 杂质半导体 二、P型半导体 在纯净的硅晶体 中掺入三价元素 (如硼),使之取 代晶格中硅原子的 位置,就形成了P 型半导体。 注意 空杂穴质-半-导--体多中子,;多子的浓度决定于掺杂原子的浓度; 电子----少子少.子的浓度决定于温度。 作者:周宇 1.1.3 PN结 采用不同的掺杂工艺,将P型半导体与N型半导体制作 在同一块硅片上,在它们的交界面就形成PN结。PN结 具有单向导电性。 一、PN结的形成 P区 N区 作者:周宇 一、PN结的形成 在交界面,由于两种载流子的浓度差,出 现扩散运动。 作者:周宇 一、PN结的形成 耗尽层 空间电荷区 在交界面,由于扩散运动,经过复合,出现空 间电荷区 作者:周宇 一、PN结的形成 PN结 当扩散电流等于漂移电流时,达到动态 平衡,形成PN结。 作者:周宇 1.由于扩散运动形成空间电荷区和内电场; 2.内电场阻碍多子扩散,有利于少子漂移; 3.当扩散电流等于漂移电流时,达到动态 平衡,形成PN结。 作者:周宇 二、PN结的单向导电性 1. PN结外加正向电压时处于导通状态 加正向电压是指P端加正电压,N端加负电压, 也称正向接法或正向偏置。 作者:周宇 外电场 内电场 外电场抵消内电场的作用,使耗尽层变 窄,形成较大的扩散电流。 作者:周宇 2. PN结外加反向电压时处于截止状态 外电场和内电场的共同作用,使耗尽层变 宽,形成很小的漂移电流。 作者:周宇 三、PN结的伏安特性 正向特性 反向特性 反向击穿 u PN结的电流方程为 i I S (e UT 1) 其中, IS 为反向饱和电流, UT≈26mV, 作者:周宇 1.2 半导体二极管 作者:周宇 1.2 半导体二极管 将PN结用外壳封装起来,并加上电极引线就构成了 半导体二极管。由P区引出的电极为阳极(A) ,由N区 引出的电极为阴极( K )。 阳极 P N 阴极 二极管的符号: 作者:周宇 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。 作者:周宇 1. 功率二极管的特性 (1) 功率二极管的伏安特性 ? 二极管具有单向导电能力,二极管正向导电时必 须克服一定的门坎电压Uth(又称死区电压),当外 加电压小于门坎电压时,正向电流几乎为零。硅 二极管的门坎电压约为0.5V,当外加电压大于Uth 后,电流会迅速上升。当外加反向电压时,二极 管的反向电流IS是很小的,但是当外加反向电压 超过二极管反向击穿电压URO后二极管被电击穿, 反向电流迅速增加。 作者:周宇 伏安特性 I 死区电压 硅管 0.6V,锗管0.2V。 反向击穿 电压UBR 导通压降: 硅管0.6~0.7V, 锗管0.2~0.3V。 U 作者:周宇 环境温度升高时,二极管的正向特性曲线将左移, 反向特性曲线下移。在室温附近,温度每升高1°C,正向 压降减小2~2.5mV;温度每升高10°C,反向电流约增大 1倍。二极管的特性对温度很敏感。 作者:周宇 稳压二极管及应用 1. 稳压管的工作原理 稳压管的符号 作者:周宇 2. 稳压管的主要参数 ①稳定电压UZ UZ是指击穿后在电流为规定值时,管子两端的电压值。 ②稳压电流IZ IZ是稳压二极管正常工作时的参考电流。工作电流小 于此值时,稳压二极管将失去稳压作用。 ③额定功耗PZM PZM 等于稳定电压UZ与最大稳定电流IZM (或 IZmax ) 的乘积。 作者:周宇 3. 稳压管的稳压条件 必须工作在反向击穿状态; 流过稳压管的电流在IZ和IZM之间 。 注意! 稳压管正向工作时和二极管的特性完全相同。 作者:周宇 特殊二极管 1. 光电二极管是一种将光能转换为电能的半 导体器件,其结构与普通二极管相似,只是 管壳上留有一个能入射光线的窗口。 作者:周宇 2. 发光二极管是一种将电能转换为光能 的半导体器件。它由一个PN结构成,当发 光二极管正偏时,注入到N区和P区的载 流子被复合时,会发出可见光和不可见光。 作者:周宇 §1.3 双极型晶体管 作者:周宇 §1.3 双极型晶体管 一、晶体


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