本章学习目标
1)掌握电力电子器件的典型分类方法与各分类方法中典型的电力电子器件。
2)能绘制功率二极管、BJT、MOSFET、IGBT和晶闸管的电路符号。
3)了解典型电力电子器件的基本工作原理。
4)理解典型电力电子器件的主要参数及其物理意义。
5)熟悉常见的宽禁带半导体器件及其优点。
问题导引
在工业系统和居民家庭中有很多不同种类的开关(Switch),包括常见的照明开关、继电器、断路器等,它们都可以控制电流的通断。可否使用这类开关构造电能变换电路?答案显而易见,现代电力电子装备并没有选择这类开关,而是选择了半导体开关。半导体开关具有什么独特优势,能够占据电能变换电路的核心位置?半导体开关是怎样工作的,半导体开关有没有缺点?带着这些问题,开始这一章的学习。
在电力电子变换器中,通过导通和关断对电能进行变换或控制的电子器件称为电力电子器件。现代电力电子器件都是功率半导体器件(Power Semiconductor Device)。相比于其他半导体器件,功率半导体器件可以耐受更高电压、通过更大电流,是专门为实现电能变换而开发的半导体器件。功率半导体器件内部最基础的结构是PN结,通过对PN结进行改造、组合可以得到不同性能的器件,本章将从最基本的PN结入手,依次介绍功率二极管、BJT、MOSFET、IGBT和晶闸管等常用电力电子器件的基本结构、工作特性和额定参数,并简要介绍宽禁带功率半导体器件,为设计电力电子变换器并正确选用电力电子器件打下基础。