电力电子器件二、电力电子器件概述2、工作状态:开关、相控。不能用于放大状态。3、器件参数:(选用器件得基础)耐压、电流容量、开关时间、di/dt及dv/dt耐量、二极管反向恢复特性、驱动触发特性、热特性。4、结构、工作原理、特点:结构决定性能。5、应用方法:(后续课:新型电力电子器件应用技术)驱动、缓冲、过流保护、测试、散热等。第二章半导体器件得理论基础第一节半导体基础1、电子器件半导体器件(体积小,重量轻,功耗小)真空管器件2、为何用半导体做电力电子器件？导体,半导体,绝缘体半导体特性随其组分而敏感变化。半导体特性随热、光、磁而变化。半导体有两种载流子。材料多。SiGeSeGaAsSiC二氧化硅SiO2多。技术成熟,变化灵活。工作温度高。1、有电子与空穴两种载流子。载流子电子自由电子;空穴束缚电子得空缺施主杂质,受主杂质,N型半导体,P型半导体,空穴。2、漂移运动:电场为零,电子与空穴杂乱无章。电场不为零,电子与空穴作定向漂移运动。迁移率:载流子在单位电场中得漂移速度。3、空穴与电子相对运动:空穴顺电场运动,电子逆电场运动。电子得迁移率大于空穴得迁移率。(束缚电子运动空穴运动;自由电子运动电子运动)4、本征半导体:未掺杂质,电子密度与空穴密度相等。本征激发5、掺杂:增加电子或空穴密度。掺杂浓度远远大于本征浓度。P型:空穴浓度远远大于电子浓度;N型:电子浓度远远大于空穴浓度。多数载流子,少数载流子,多子器件,少子器件。6、杂质补偿:通过掺杂相互补充。N、P类型转化,但总掺杂浓度增高迁移率降低。三、本征半导体导电得热敏性:本征激发敏感于温度T。本征硅半导体得温度稳定性差,非本征硅半导体得温度稳定性好。不同元素得温度范围不同。大家学习辛苦了，还是要坚持第二节PN结原理第二节PN结原理3、内电场方向:NP4、平面结PN结(一维)。突变结接触势垒:空间电荷区主要向轻掺杂一侧展开,外加电压主要加在轻掺杂一侧。二、偏置条件下得PN结:1、正反偏置:空间电荷区承担电压假设。即PN结承担全部外加电压。方向得设定:P正,N负为正偏置;P负,N正为反偏置。2、零偏置:空间电荷区压降为U0,空间电荷区宽度为W0,净电流为零。正偏置:空间电荷区压降为U0－UF,空间电荷区宽度变窄,净电流IF。反偏置:空间电荷区压降为U0＋UR,空间电荷区宽度变宽,净电流IR约为零。3、理想PN结I─V特性:单向导电性。电流密度:A)、正偏PN结:正偏空间电场减小扩散大于漂移少子注入(持续稳定,少子积累与少子复合)少子积累与复合形成少子浓度梯度。中性区多子漂移与中性区边界附近得注入少子扩散流复合未复合得多子经过空间电荷区扩散变为另一中性区得少子继续扩散与另一中性区得多子漂移相复合当注入少子全部被复合时:扩散电流漂移电流。电流连续性:总正向电流＝电子电流＋空穴电流。任一截面上总电流密度相等。(扩散流＋漂移流＝恒值)产生电流:空间电荷区中热激发产生得电子空穴对,来不及复合被强电场分开而形成得电流。反压越高,产生电流越大。三、PN结得穿通与击穿:1、穿通:PN结得反向电压使空间电荷区展宽而接近电极得短路。单边结P+N得穿通电压为:2、PN结击穿:空间电荷区中点阵原子得电离,直接产生大量得电子与空穴,提供少子抽取源,使反向电流大大增加。3、两种点阵原子电离机制:雪崩击穿←载流子倍增;齐纳击穿←→隧道击穿。雪崩击穿电压:PN结加反向电压时,其空间电荷区得峰值电场超过其临界电场时,载流子在空间电荷区中漂移具有很高得动能,与其点阵原子碰撞电离,产生电子空穴对,被强电场分开,并再次碰撞点阵原子电离,产生更多得电子空穴对(雪崩增加),反向电流大大增加。影响雪崩击穿得因素:空间电场得强弱;空间电荷区得宽度(轻掺杂区);雪崩击穿得电压随轻掺杂区杂质浓度得升高而下降。齐纳击穿:(重掺杂PN结中)重掺杂空间电荷区扩展不开,但空间电场强使点阵原子直接电离发生隧道渡越反向电流急剧增加。五、PN结得电容:(势垒电容,扩散电容)PN结得电容使二极管整流有一定频率限制。1、平行板电容器:2、势垒电容:空间电荷区==载流子得势垒区。正偏压空间电荷区变窄充电。(P型,充空穴中与负离子;N型,充电子中与正离子)。反偏压空间电荷区变宽放电。①势垒电容就是可变电容,(因空间电荷区得宽度变化)。②当外加电压大小,极性变化时,均有势垒电容充放电过程。3、扩散电容:在空间电荷区外得中性区得近边界层中,当正偏压变化时少子注入受扩散速度限制而