教材：電力電子技術(shù)（第五版） 王兆安
主要關(guān)注各種期間的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)特性域滥，而對內(nèi)部半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的分析比較少纵柿，老師也說過后面對電力電子電路的分析也基本都關(guān)注開關(guān)特性，不是研究功率器件以及材料方向的不用過多關(guān)注內(nèi)部結(jié)構(gòu)启绰，也不影響后面學(xué)習(xí)昂儒，所以部分器件的筆記寫的很簡略。
一酬土、電力電子器件的分類
與電力電子技術(shù)相對應(yīng)的應(yīng)該叫信息電子技術(shù)，后者關(guān)注的是信號(hào)而電力電子關(guān)注的是功率變換與能量格带，所以電力電子器件與模數(shù)電中用到的二極管撤缴、BJT，F(xiàn)ET等最大的區(qū)別就是功率增大了很多叽唱，耐壓電流等都大得多屈呕，而對放大倍數(shù)等的要求不是那么嚴(yán)格。
按控制程度分類：
全控型：能用信號(hào)控制通斷（MOS棺亭，IGBT虎眨，GTO，GTR）
半控型：只能控制開不能關(guān)（晶閘管镶摘，即可控硅/SCR）
不可控制型：不能控制通斷（二極管）
按載流子導(dǎo)電的類型分類：
單極型：一種載流子導(dǎo)電（電子或空穴嗽桩，也叫多子器件）
雙極型：兩種載流子導(dǎo)電（電子和空穴，也叫少子器件）
復(fù)合型：以上兩種混合制成
以上兩種分類是必須知道且常見的名詞凄敢，比如三極管全稱bipolar junction transistor（BJT）碌冶，即雙極晶體管，而IGBT（Insula-ted-gate bipolar?transistor）即絕緣柵雙極晶體管涝缝。
此外還有流控/壓控（場控）以及電平觸發(fā)和脈沖觸發(fā)的分類法扑庞，了解即可譬重。
二、常見電力電子器件
2.1.電力二極管
與普通二極管相同罐氨，基本結(jié)構(gòu)都是PN結(jié)臀规，但在P區(qū)與N區(qū)間多了一層低摻雜N區(qū)（N-或漂移區(qū)），增大反向耐壓栅隐；同時(shí)采用垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)塔嬉，提高通流能力。
電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)：解決正向電流較小時(shí)漂移區(qū)阻值較大的問題约啊，這屬于半導(dǎo)體物理相關(guān)內(nèi)容邑遏，教材有基本介紹不再贅述。
基本特性：教材P16
最需要關(guān)注的就是4個(gè)重要指標(biāo)：延遲時(shí)間td恰矩，電流下降時(shí)間tf记盒，反向恢復(fù)時(shí)間trr，正向恢復(fù)時(shí)間tfr外傅。不僅對于二極管纪吮，開關(guān)時(shí)間對所有電力電子器件而言都是極其重要的參數(shù)，控制變換電路時(shí)均需要在單片機(jī)/fpga程序中考慮到針對導(dǎo)通延遲的暫停時(shí)間萎胰，不然搞不好橋臂一瞬間把電源地導(dǎo)通直接把元件點(diǎn)亮了碾盟。
反向恢復(fù)時(shí)間trr=td+tf，這個(gè)對變換器性能的影響很大技竟，反映的是二極管從正篇轉(zhuǎn)為反偏的延遲時(shí)間冰肴，一般在us與ns級(jí)。正向恢復(fù)時(shí)間也是同理榔组。
關(guān)于正向平均電流IF(AV)的補(bǔ)充說明：
書上寫了Iav/Irms=1:1.57熙尉，這東西是這樣定義的：Iav即平均，Irms即方均根搓扯。其他波形也可以參考習(xí)題10-4检痰。
常見電力二極管類型：
普通二極管：動(dòng)態(tài)特性較差（反向恢復(fù)時(shí)間5us以上），但正向電流與反向耐壓可以很大锨推，一般用于1kHz以下的整流铅歼。
快恢復(fù)二極管FRD：加強(qiáng)動(dòng)態(tài)特性，反向恢復(fù)時(shí)間一般是ns級(jí)换可。
肖特基二極管SBD：反向恢復(fù)時(shí)間也短（數(shù)十ns）,正向壓降低椎椰，開關(guān)損耗小沾鳄；但反向耐壓不高俭识，反向漏電流大。
有用的概念：雪崩擊穿與齊納擊穿
2.2.晶閘管（可控硅）
?三極：門極G洞渔，陽極A套媚，陰極K缚态，正向?yàn)锳-K。
半控型器件堤瘤，流控器件玫芦，需要門級(jí)觸發(fā)電流IG使其導(dǎo)通，想要關(guān)斷
基本特性：
1.加反壓本辐，怎么都不會(huì)導(dǎo)通桥帆。
2.加正壓，G有觸發(fā)電流導(dǎo)通慎皱。并且導(dǎo)通后只要是正向電壓就不再受G控制老虫。
伏安特性：教材P21。正向伏安特性不是很難理解茫多，反向就更簡單祈匙，與二極管反向特性類似。
維持電流IH：維持正向?qū)ㄐ枰淖钚‰娏鳌?/b>
同樣存在延遲：
開通時(shí)間tgt =? 延遲時(shí)間td+上升時(shí)間tr （幾u(yù)s級(jí)）
電路換向關(guān)斷時(shí)間tq = 反向阻斷恢復(fù)時(shí)間trr+正向阻斷恢復(fù)時(shí)間tgr （幾百us級(jí)）
原因詳見教材P22
晶閘管的額定電壓通常取斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM和反向重復(fù)峰值電壓URR中的較小值
2.3 門級(jí)可關(guān)斷晶閘管（GTO）
?簡而言之，這東西與晶閘管的區(qū)別就是改變了內(nèi)部結(jié)構(gòu)讓它能開關(guān)可控了，并且開關(guān)速度更快了荠列。
開通時(shí)間ton：1-2us；下降時(shí)間toff：2us
其他沒啥特別重要的了拯钻。
2.4 電力晶體管（GTR/BJT）
耐高壓大電流的三極管，圖甚至都不用放。同樣有開通時(shí)間ton與關(guān)斷時(shí)間toff。
二次擊穿現(xiàn)象：
集電極電壓過高導(dǎo)致Ic增大市埋，出現(xiàn)第一次的雪崩擊穿，這時(shí)如果Ic不超過最大耗散功率對應(yīng)的限度就基本不會(huì)影響GTR工作恕刘，但如果不有效限制電流缤谎，Ic繼續(xù)增大至臨界點(diǎn)后會(huì)突然急劇上升，電壓陡然下降雪营，即二次擊穿現(xiàn)象弓千。
2.5 電力場效應(yīng)管
?同GTR衡便，即大功率版的MOS（JFET在電力電子中不怎么常用）献起，有漂移區(qū)，增強(qiáng)型NMOS用的最多镣陕。
耗盡型：UG=0時(shí)SD間就存在導(dǎo)電溝道谴餐。
增強(qiáng)型：UG絕對值要大于0，SD間才存在導(dǎo)電溝道呆抑。
基本特性：教材P31
?老實(shí)說mos這東西挺復(fù)雜的岂嗓，開關(guān)器件有時(shí)候
不僅是大功率電路，還是高頻電路鹊碍，電路設(shè)計(jì)中的兩個(gè)難點(diǎn)全被它占了厌殉。
按上圖食绿，這圖可能有點(diǎn)問題（抄板書時(shí)可能抄錯(cuò)了），比如那個(gè)漏極電感我不知道是什么東西公罕，寄生電感器紧？
總之，分析mos首先要考慮三個(gè)極間寄生電阻：Cgs , Cgd , Cds楼眷，這東西直接影響開關(guān)特性（輸入電容充放電時(shí)間）铲汪，而數(shù)據(jù)手冊里一般這么寫：
輸入電容（Input Capacitance）Ciss=Cgd+Cgs
輸出電容(Output Capacitance)CDSS=Cgd+Cds
逆導(dǎo)電容( Reverse Transfer Capacitance）Crss＝Cgd
參考資料：(6條消息) 無刷驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)——淺談MOS驅(qū)動(dòng)電路_小向是個(gè)Der的博客-CSDN博客
然后，還有源漏導(dǎo)通電阻Ron罐柳，這個(gè)直接造成導(dǎo)通損耗掌腰，一般是毫歐級(jí)，并且Ron一般是隨著溫度增加而增加的张吉。
開通時(shí)間ton = 開通延遲時(shí)間td(on) + 電流上升時(shí)間tri + 電壓下降時(shí)間tfv(此過程中給極間電容充電)
關(guān)斷時(shí)間toff = 關(guān)斷延遲時(shí)間td(off) + 電壓上升時(shí)間trv + 電流下降時(shí)間tfi
其次齿梁，在SD之間還存在一個(gè)體二極管，NMOS中是S-D為二極管正向芦拿，這個(gè)一般教材中似乎都沒有士飒，但如果畫過PCB就會(huì)發(fā)現(xiàn)很多MOS的原理圖都會(huì)畫出這個(gè)二極管，并且只在分立式器件中存在蔗崎，集成電路中的MOS一般沒有這玩意兒酵幕。至于作用：(6條消息) MOS管體二極管的作用_Just do it的博客-CSDN博客
MOS的開關(guān)時(shí)間直接受柵極驅(qū)動(dòng)電路影響，主要是柵極電阻會(huì)與輸入電容構(gòu)成RC濾波器類結(jié)構(gòu)缓苛，一般都只有數(shù)十us芳撒，最高工作頻率是電力電子器件中最高的。
2.6 IGBT絕緣柵雙極晶體管
三極：柵極G未桥，集電極C笔刹，發(fā)射極E
GTR與MOS的結(jié)合體，場控器件冬耿，它的等效電路可以看出就是nmos+bjt的復(fù)合管?舌菜，原理相當(dāng)于Ugs驅(qū)動(dòng)MOS，再產(chǎn)生Ib驅(qū)動(dòng)三極管亦镶。分為正向阻斷區(qū)（對應(yīng)截止區(qū)）日月，有源區(qū)（放大區(qū)），飽和區(qū)（飽和區(qū)）缤骨，開關(guān)時(shí)是在正向阻斷區(qū)與飽和區(qū)切換爱咬。
(題外話：需要注意MOS開關(guān)時(shí)是在截止區(qū)與非飽和區(qū)切換的，主要是MOS的飽和區(qū)對應(yīng)GTR的放大區(qū)绊起，詳見MOS輸出特性曲線
)
IGBT在導(dǎo)通與關(guān)斷過程中跟MOS很類似精拟。IGBT開啟需要柵射電壓UGE大于其開啟電壓。
三、小總結(jié)
主要是試圖理解怎么選擇電力電子器件蜂绎，畢竟這么多種元件有些功能似乎都能勝任栅表。
其實(shí)限制選型的主要是成本，就像可控整流的效果幾乎是肯定好于只用二極管的不可控整流的师枣。就全控型器件而言谨读，首先看工頻，開關(guān)頻率要求幾百kHz的你只能用MOS坛吁，但MOS的耐壓一般也不過1000V劳殖；而高壓大電流就適合IGBT，且IGBT成本是比MOS低的拨脉；而GTR實(shí)際上就是三極管哆姻，但GTR與MOS、IGBT之間如何選擇確實(shí)也不怎么了解玫膀，網(wǎng)上搜的資料也亂七八糟的矛缨，希望以后學(xué)習(xí)中能知道，暫且可以理解為選型都是在頻率帖旨、系統(tǒng)性能效率箕昭、成本之間折中選擇的；至于晶閘管解阅，似乎以及被GTO在很多地方取代了落竹？
