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电力二极管的主要类型
电力二极管主要有以下几种类型：
1. 正向导通型二极管（小信号二极管）：也称为通用二极管，主要用于低电压和小电流的应用场合。
常见的正向导通型二极管有硅二极管和锗二极管。
2. 高速开关型二极管（快恢复二极管）：这种二极管具有较快的恢复时间，能够快速关断和开启，适用于高频率开关电路和功率电子器件等领域。
3. 高压整流型二极管：这种二极管能够承受较高的电压并进行整流操作，常用于大功率电子设备和高压电源等应用。
4. 肖特基势垒二极管：肖特基二极管以其低功耗和高开关速度而闻名，因此广泛应用于低功耗电子设备和高频率开关电路。
5. 整流桥二极管：由四个二极管组成的整流桥电路，用于将交变电压转换为直流电压。
以上类型仅为常见的几种电力二极管类型，实际上还有其他特殊用途的二极管，如光电二极管、温度传感二极管等。
不同类型的电力二极管在电流容量、导通特性、工作温度范围等方面都有所区别，根据具体的应用需求选择适合的类型。
第2章 电力电子器件2.1.1电力二极管1. 电力二极管的基本特性电力二极管是指可以承受高电压大电流具有较大耗散功率的二极管，它与其他电力电子器件相配合，作为整流、续流、电压隔离、钳位或保护元件，在各种变流电路中发挥着重要作用；它的基本结构、工作原理和伏安特性与信息电子电路中的二极管相同，以半导体PN 结为基础；主要类型有普通二极管、快恢复二极管和肖特基二极管；由一个面积较大的PN 结和两端引线以及封装组成，从外形上看，大功率的主要有螺栓型和平板型两种封装，小功率的和普通二极管一致。
2.电力二极管的基本特性静态特性，主要是指其伏安特性。
正向电压大到一定值（门槛电压UTO ），正向电流才开始明显增加，处于稳定导通状态。
与IF 对应的电力二极管两端的电压即为其正向电压降UF 。
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。
动态特性，因为结电容的导致电压-电流随时间变化，这就是电力二极管的动态特性，并且往往专指反映通态和断态之间转换过程的开关特性，由正向偏置转换为反向偏置。
电力二极管并不能立即关断，而是须经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力，进入截止状态。
在关断之前有较大的反向电流出现，并伴随有明显的反向电压过冲。
图2-2 电力二极管的伏安特性图2-1 电力二极管的外形、结构和电气图形符号 a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号延迟时间：td=t1-t0电流下降时间：tf =t2- t1反向恢复时间：trr=td+ tf恢复特性的软度： tf /td ，或称恢复系 数，用Sr 表示。
由零偏置转换为正向偏置，先出现一个过冲UFP ，经过一段时间才趋于接近稳态压降的某个值（如2V ）。
正向恢复时间tfr ，出现电压过冲的原因:电导调制效应起作用所需的大量少子需要一定的时间来储存，在达到稳态导通之前管压降较大；正向电流的上升会因器件自身的电感而产生较大压降。
电流上升率越大，UFP越高。
电力二极管知识及应用电力二极管，也称为功率二极管，是一种具有一定承受功率能力的二极管。
与普通的信号二极管相比，电力二极管能够更好地承受高电流和高功率的工作条件。
电力二极管的结构与普通二极管相似，由P型和N型半导体材料组成，但与普通二极管相比，电力二极管的尺寸更大，能够承受更高的电流。
它的关键参数包括最大耐受电流（IFM），最大反向耐压（VRM）和最大功耗（Pd）。
电力二极管的应用十分广泛。
以下是一些常见的应用场景：1. 整流器：电力二极管可以用作整流器，将交流电信号转换为直流电信号。
在电力系统中，整流器常用于将交流电转换为直流电以供电系统的各种负载使用。
2. 反向保护：电力二极管可以用作反向保护装置，防止电路中的反向电压或反向电流对元器件造成损害。
通过将电力二极管正向极性连接到电路，可以保护其他元器件不受反向电流的损害。
3. 电源输出保护：电力二极管可以用作电源输出的短路保护。
当负载短路时，电力二极管可以快速断开电流，从而保护电源不受过大电流损害。
4. 电能回收：电力二极管可以用于电能回收系统中，将电路中的反向电压或电流转化为可用的电能。
这种应用在一些需要提取和利用系统中浪费能量的场景中非常有用。
5. 高压开关：电力二极管可以用作高压开关装置，用于切断或接通电路中的高压信号。
这种应用在电力系统中常见，特别是在开关电源、逆变器和直流测量系统等领域中。
尽管电力二极管在很多应用上具有很多优势，但也存在一些限制。
首先，电力二极管虽然能够处理较高的功率和电流，但由于内部阻抗较高，会导致功耗较大。
其次，电力二极管的开关速度相对较慢，不能适用于一些要求快速响应的应用。
总结而言，电力二极管是一种具有较高承受功率能力的二极管。
它在整流、保护、电能回收和高压开关等多个应用领域都有广泛的应用。
但在选择电力二极管时，需要根据具体应用的功率、电流和开关速度要求来进行选择，并充分考虑电力二极管的最大耐受电流、反向耐压和功耗等关键参数。
电力二极管和晶闸管讲义课件一、引言本讲义课件旨在介绍电力二极管和晶闸管的根本概念、工作原理以及应用领域。
电力二极管和晶闸管是电子器件中非常重要的组成局部，对于电力系统的平安运行和电能的调控起着至关重要的作用。
通过学习本讲义，您将能够了解到电力二极管和晶闸管的特性以及在实际应用中的具体用途。
二、电力二极管2.1 根本概念电力二极管，也称为肖特基二极管，是一种具有单向导电特性的半导体器件。
它由P型半导体和N型半导体组成，其中P型半导体为阳极〔A〕端，N型半导体为阴极〔K〕端。
当正向电压作用于二极管时，电流能够从阳极端流向阴极端；而当反向电压作用于二极管时，电流几乎不会通过二极管。
2.2 工作原理电力二极管的导电特性是由肖特基效应产生的。
肖特基效应是指当P型半导体和N型半导体相接触时，由于能带结构的不连续性，形成一个肖特势垒。
在正向电压作用下，势垒降低，电子能够克服势垒，从P型半导体向N型半导体注入，形成电流；而在反向电压作用下，势垒增加，阻碍电流的流动。
2.3 应用领域电力二极管在电力系统中有着广泛的应用。
其主要作用是实现电能的整流，即将交流电转换成直流电。
电力二极管可以作为整流器使用，将交流电源转换为电流仅在一个方向上流动的直流电源。
此外，电力二极管还可以用于电压倍增电路、脉冲调制电路等方面。
三、晶闸管3.1 根本概念晶闸管是一种具有控制特性的高功率半导体器件。
它由四层半导体构成，包括三个PN结。
晶闸管有三个主要引脚，包括阳极〔A〕、阴极〔K〕和控制极〔G〕。
晶闸管的主要特点是具有单向导通性和双向控制性，其导通与截止状态可通过控制极上的信号进行控制。
3.2 工作原理晶闸管的导通与截止是由PN结的正向偏置与反向偏置来控制的。
当控制极施加正向脉冲信号时，PN结之间的势垒会降低，使得晶闸管导通；而当控制极施加反向脉冲信号或不施加信号时，PN结之间的势垒会增加，使得晶闸管截止。
3.3 应用领域晶闸管在电力系统中有着广泛的应用。
电力二极管的基本原理电力二极管是一种能够将电流限制在一个方向上流动的电子器件。
它由两个半导体材料P型和N型晶体构成，其中P型材料含有掺杂的三价杂质，而N型材料则含有掺杂的五价杂质。
这种结构使得电力二极管在外加正向电压时具有较低电阻，而在反向电压下则会产生很高的电阻。
其基本原理可以通过PN结的行为来解释。
1.PN结：PN结是电力二极管的基础结构。
当P型半导体和N型半导体结合在一起时，它们的杂质会扩散到接触面上并形成一个耗尽区。
在这个区域内，P型材料中的电子会向N型材料扩散，并与N型材料中的空穴结合，形成正离子和负离子。
这些离子的存在会产生一个电场，将进一步抵消电子和空穴的扩散，最终形成一个平衡的耗尽区。
2.正向偏置：当一个正向电压施加在PN结上时，将会使得P区的正离子和N区的负离子进一步移动，进一步减少耗尽区的宽度。
当电压达到一定程度时，耗尽区几乎会消失，变得非常窄。
在这种情况下，电子能够穿过耗尽区域，并在N区中的空穴之间流动，形成电流。
3.反向偏置：当一个反向电压施加在PN结上时，耗尽区的宽度会增加，使得电子和空穴更难穿过。
这导致了一个非常高的电阻，几乎不允许电流通过。
1.PN结内建电压：PN结的耗尽区存在内建电压，导致电力二极管的截止电压。
截止电压是指在反向电压下，电流基本上无法通过二极管的电压值。
截止电压的大小取决于半导体材料的特性，例如由掺杂的杂质浓度和PN结的尺寸等。
2.正向电压降：当电力二极管处于正向电压下，电流可以很容易地通过二极管。
在这种情况下，PN结的内建电压会在一定程度上被减小，使得电流通过二极管形成导通。
导通状态下，二极管的正向电压降会比截止电压要小。
3.反向电流：虽然在反向电压下电力二极管的电阻非常高，但是仍然存在一小部分电流流过。
这被称为反向饱和电流，是由于少量杂质离子在耗尽区域扩散而引起的。
它的大小取决于PN结的特性和工作温度。
总的来说，电力二极管的基本原理是基于PN结的行为。
电力二极管电力二极管也被称为半导体整流器，并已开始逐步取代汞弧整流器。
虽然是不可控器件，但其结构和原理简单，工作可靠，所以，直到现在电力二极管仍然大量应用于许多电气设备当中，特别是快恢复二极管和肖特基二极管，仍分别在中、高频整流和逆变，以及低压高频整流的场合，具有不可替代的地位。
1. PN结与电力二极管的工作原理电力二极管的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管是一样的，都是以半导体PN结为基础的。
电力二极管实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的，图1 示出了电力二极管的外型、结构和电气图形符号。
从外型上看，电力二极管主要有螺栓型和平板型两种封装。
二极管的基本工作原理。
图2 所示，在N型半导体和P型半导体结合后构成PN结。
由于N区和P区交界处电子和空穴的浓度差别，造成了各区的多数载流子（多子）向另一区移动的扩散运动，到对方区内成为少数载流子（少子），从而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、负电荷被称为空间电荷。
空间电荷建立的电场被称为内电场或自建电场，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）向本区运动，这就是所谓的漂移运动。
扩散运动和漂移运动既相互联系又是一对矛盾，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，被称为空间电荷区，按所强调的角度不同也被称为耗尽层、阻挡层或势垒区。
当PN结外加正向电压（正向偏置），即外加电压的正端接P区、负端接N区时，外加电场与PN结自建电场方向相反，使得多子的扩散运动大于少子的漂移运动，形成扩散电流，在内部造成空间电荷区变窄，而在外电路上则形成自P区流入而从N区流出的电流，称之为正向电流If 。
当外加电压升高时，自建电场将进一步被削弱，扩散电流进一步增加。
这就是PN结的正向导通状态。
当PN结上流过的正向电流较小时，二极管的电阻主要是作为基片的低掺杂N区的欧姆电阻，其阻值较高且为常量，因而管压降随正向电流的上升而增加；当PN结上流过的正向电流较大时，注人并积累在低掺杂N区的少子空穴浓度将很大，为了维持半导体电中性条件，其多子浓度也相应大幅度增加，使得其电阻率明显下降，也就是电导率大大增加，这就是电导调制效应。
