西安交通大学电力电子与新能源技术研究中(PENE 121PN结与电力二极管的工作原理 >基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一样 >以半导体PN结为基础 >由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的 >从外形上看,主要有螺栓型和平板型两种封装 b) K 图1-2电力二极管的外形、结构和电气图形符号 M PEN a)外形b)结构c)电气图形符号 引章第2顶页
西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作 PENEC 第1章第21页 1.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 ➢ 基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管一样 ➢ 以半导体PN结为基础 ➢ 由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的 ➢ 从外形上看，主要有螺栓型和平板型两种封装 图1-2 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 A K A K a) I A K P N J b) c) ■
西安交通大学电力电子与新能源技术研究中(PENE 12.1PN结与电力二极管的工作原理 N型半导体和P型半导体结合后构成PN结。交界处电 子和空穴的浓度差别,造成了各区的多子向另一区的 扩散运动,到对方区内成为少子,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,即漂移运动。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,被称为空问电荷区,按所 强调的角度不同也被称为耗尽层、阻挡层或势垒区 M PEN 引章第2页
西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作 PENEC 第1章第22页 1.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 ➢ N型半导体和P型半导体结合后构成PN结。交界处电 子和空穴的浓度差别，造成了各区的多子向另一区的 扩散运动，到对方区内成为少子，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，即漂移运动。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。 ■
西安交通大学电力电子与新能源技术研究中(PENE 121PN结与电力二极管的工作原理 ⊙991④1,,⑥田 ⊙⊙|⊙⊕|,④⑨ LP型区它间电荷区N型区 图1-3PN结的形成 PN结的正向导通状态 电导调制效应使得PN结在正向电流较大时压降仍 然很低,维持在1V左右,所以正向偏置的PN结表 现为低阻态 M PEN 引章第23页
西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作 PENEC 第1章第23页 1.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 ➢ PN结的正向导通状态 电导调制效应使得PN结在正向电流较大时压降仍 然很低，维持在1V左右，所以正向偏置的PN结表 现为低阻态 图1-3 PN结的形成 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- 。- ·+ ·+ ·+ ·+ ·+ ·+ + · + · + · + · + · + · ·+ + · + · - + - + - + - + - + P型区 空间电荷区 N型区 内电场 ■
西安交通大学电力电子与新能源技术研究中(PENE 1.21PN结与电力二极管的工作原理 >PN结的反向截止状态 PN结的单向导电性 二极管的基本原理就在于PN结的单向导电性这 主要特征 >PN结的反向击穿 有雪崩击穿和齐纳击穿两种形式,可能导致热击穿 PN结的电容效应 PN结的电荷量随外加电压而变化,呈现电容效应,称 为结电容C,又称为微分电容。结电容按其产生机制和 作用的差别分为势垒电容CB和扩散电容CD M PEN 第24页
西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作 PENEC ■ 第1章第24页 1.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 ➢ PN结的反向截止状态 PN结的单向导电性 二极管的基本原理就在于PN结的单向导电性这一 主 要特征 ➢ PN结的反向击穿 有雪崩击穿和齐纳击穿两种形式，可能导致热击穿 ➢PN结的电容效应： PN结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应，称 为结电容CJ，又称为微分电容。结电容按其产生机制和 作用的差别分为势垒电容CB和扩散电容CD ■
西安交通大学电力电子与新能源技术研究中(PENE 1.21PN结与电力二极管的工作原理 >势垒电容只在外加电压变化时才起作用,外加电压 频率越高,势垒电容作用越明显。势垒电容的大小 与PN结截面积成正比,与阻挡层厚度成反比 而扩散电容仅在正向偏置时起作用。在正向偏置时, 当正向电压较低时,势垒电容为主;正向电压较高 时,扩散电容为结电容主要成分 >结电容影响PN结的工作频率,特别是在高速开关 的状态下,可能使其单向导电性变差,甚至不能工 作,应用时应加以注意。 M PEN 第25页
西安交通大学电力电子与新能源技术研究中心(PENEC)制作 PENEC 第1章第25页 1.2.1 PN结与电力二极管的工作原理 ➢ 势垒电容只在外加电压变化时才起作用，外加电压 频率越高，势垒电容作用越明显。势垒电容的大小 与PN结截面积成正比，与阻挡层厚度成反比 ➢ 而扩散电容仅在正向偏置时起作用。在正向偏置时， 当正向电压较低时，势垒电容为主；正向电压较高 时，扩散电容为结电容主要成分 ➢ 结电容影响PN结的工作频率，特别是在高速开关 的状态下，可能使其单向导电性变差，甚至不能工 作，应用时应加以注意。 ■