变频器原理与应用 第3版 教案 2.1-2.4 功率二极管、晶闸管、GTO、GTR的外形和器件符号

PAGE《变频器原理及应用（第3版）》电子教案PAGE第4页共4页中等职业教育课程改革国家规划新教材《电子技术基础》电子教案 PAGE1章节课题第2章变频器常用电力电子器件（2.1～2.4）课时2教学目的1.了解功率二极管、晶闸管、GTO、GTR的外形和器件符号。2.掌握功率二极管、晶闸管、GTO、GTR的主要参数。3.会使用万用表检测功率二极管、晶闸管、GTO、GTR的好坏和判别极性。重点难点重点：功率二极管、晶闸管、GTO、GTR的主要参数。难点：使用万用表检测功率二极管、晶闸管、GTO、GTR的好坏和判别极性。教学方法结合日常生活，联系实际因材施教，让学生了解电力电子器件的应用，调动学生的学习积极性。本次课老师要准备好功率二极管、晶闸管、GTO、GTR和万用表，进行课堂演示，结合实际讲解理论知识，尽可能达到好的教学效果。教具教具：功率二极管、晶闸管、GTO、GTR、万用表作业习题2-1；习题2-2：习题2-3；习题2-5课后小结功率二极管的结构是一个PN结，加正向电压导通，加反向电压截止，是不可控的单向导通器件。晶闸管是双极型电流控制器件。当对晶闸管的阳极和阴极两端加正向电压，同时在它的门极和阴极两端也加适当正向电压时，晶闸管导通。但导通后门极失去控制作用，不能用门极控制晶闸管关断，所以它是半控器件。GTO的导通控制与晶闸管一样，但门极加负电压可使GTO关断，它是全控器件。GTR的工作原理与普通中小功率晶体管相似，但主要工作在开关状态，不用于信号放大，它承受的电压和电流数值大。教学内容2.1功率二极管（D）2.2晶闸管（SCR）2.3门极可关断（GTO）晶闸管2.4功率晶体管（GTR）知识目标：1.了解功率二极管、晶闸管、GTO、GTR的外形和器件符号。2.掌握功率二极管、晶闸管、GTO、GTR的主要参数。技能目标：会使用万用表检测功率二极管、晶闸管、GTO、GTR的好坏和判别极性。教学内容2.1功率二极管（D）1.1.1二极管的基本特征功率二极管的结构与伏安特性1.结构功率二极管的内部是PN或PIN结构，是通过扩散工艺制作的。功率二极管引出两个极，分别称为阳极A和阴极K。2.伏安特性功率二极管的阳极和阴极间的电压和流过管子的电流之间的关系称为伏安特性，其伏安特性曲线如图2-2所示。正向特性：硅二极管的开启电压为0.5V左右，锗二极管的开启电压为0.1V左右。反向特性：反向截止区，反向击穿区。2.1.2主要参数1）额定正向平均电流IF2）反向重复峰值电压URRM3）正向平均电压UF教学内容2.1.3功率二极管的选用略2.1.4功率二极管的分类功率二极管一般分为三类：(1)标准或慢速恢复二极管；(2)快速恢复二极管；(3)自特基二极管。2.2晶闸管（SCR）2.2.1晶闸管的结构晶闸管是四层（Ｐ1Ｎ1Ｐ2Ｎ2）三端（Ａ、Ｋ、Ｇ）器件，其内部结构和等效电路如图2-3所示。2.2.2晶闸管的导通和阻断控制晶闸管的导通控制：在晶闸管的阳极A和阴极K间加正向电压，同时在它的门极G和阴极K间也加正向电压。使导通的晶闸管的关断，必须将阳极电流IA降低到维持电流IH以下。2.2.3晶闸管的阳极伏安特性2.2.4晶闸管的参数1.晶闸管的电压参数（1）正向断态重复峰值电压ＵDRM（2）反向重复峰值电压ＵRRM。通常将ＵDRM和ＵRRM二值中的较小者定义为晶闸管的额定电压ＵTn。（3）通态平均电压ＵT(AV)2.晶闸管的额定电流ＩT(Ａv2.2.5晶闸管的门极伏安特性及主要参数略2.2.6晶闸管触发电路1.晶闸管对触发电路的要求1）触发脉冲应具有足够的功率和一定的宽度；2）触发脉冲与主电路电源电压必须同步；教学内容3）触发脉冲的移相范围应满足变流装置提出的要求。2.触发电路的分类触发电路可按不同的方式分类，依控制方式可分为相控式、斩控式触发电路；依控制信号性质可分为模拟式、数字式触发电路；依同步电压形成可分为正弦波同步、锯齿波同步触发电路等。2.2.7晶闸管的保护2.3门极可关断（GTO）晶闸管2.3.1GTO的结构与工作原理GTO的结构虽然也是四层三端器件，但制作工艺与晶闸管不同。2.3.2GTO的特性与主要参数1）最大可关断阳极电流ＩTGQM2）关断增益Goff2.3.3GTO的门极控制GTO的触发导通过程与普通晶闸管相似，关断则完全不同，GTO的关断控制是靠门极驱动电路从门极抽出Ｐ2基区的存储电荷，门极负电压越大，关断的越快。2.3.4GTO的缓冲电路GTO使用时须接缓冲电路，缓冲电路的作用主要有：在GTO关断时，抑制阳极电流下降过程中所产生的尖峰阳极电压Ｕp，以降低关断损耗，防止结温升高；抑制阳极电压ＵＡk的上升率du／dt，以免关断失败；GTO开通时，缓冲电容通过电阻向GTO放电，有助于所有GTO元达到擎住电流值。因此，缓冲电路不仅对GTO具有保护作用，而且对于GTO的可靠开通和关断也具有重要意义。2.4功率晶体管（GTR）2.4.1GTR的结构2.4.2