电子技术基础知识教程

1、2 了解半导体二极管、可控硅、了解半导体二极管、可控硅、GTO IGBTGTO IGBT的特性以及测试方法；掌握的特性以及测试方法；掌握整流及滤波电路的应用；了解逆变电整流及滤波电路的应用；了解逆变电路的工作原理，初步了解固态启动器路的工作原理，初步了解固态启动器、变频器的工作原理。、变频器的工作原理。3电子技术基础电子技术基础主要内容：1.1 二极管的工作原理1.2 整流电路和滤波电路1.3 逆变电路的工作原理1.4 集成电路（IC）与印刷电路板（PBC）1.5 晶闸管的工作原理及其应用1.6 可关断晶闸管（GTO）的工作原理1.7 IGBT及其应用4二极管的工作原理二极管的结构1、组成 PN结、阳极引线、 阴极引线、管壳；2、分类 点接触型(图a) 高频、工作电流小 面接触型(图b) 低频、工作电流较大3、符号 (图c)51、最大整流电流IF意义：二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流；2、最高反向工作电压URM意义：二极管工作时允许施加的最大反向电压； URM 通常取反向击穿电压的一半；3、反向电流 IR意义：室温下二极管未击穿时的反向电流； IR 越小，二极管的单向导电性能

2、越好；4、最高工作频率 fM意义：二极管正常工作时所加电压的最大频率； fM 受PN结的结电容限制，与结电容成反比；二极管的参数6二极管的工作原理大功率二极管外形7整流电路滤波电路u1u2u3u4uo直流电源原理框图直流电源至少包括变压、整流、滤波、稳压四个环节；u2u3u4uo变压整流滤波稳压变压：变换电网电压整流：交流电压变换为脉动电压滤波：滤掉整流输出中的谐波成分，变为较平滑的直流电压稳压：稳定输出电压使其基本不受电网电压或负载波动的影响8整 流 电 路 工 作 原 理单相桥式整流电路RLuoV1V2V3V4ioabu2u11、工作原理u2io23uo1)、 u2 正半周， V1 、 V3 导通， V2 、 V4 截止， io 方向为 a V1 RL V3 b ;2)、 u2 负半周， V2 、 V4 导通， V1 、 V3 截止， io 方向为 b V2 RL V4 a ;9滤 波 电 路RLuoV1V2V3V4ioabu2u11、工作原理uo未并联电容CuC23uC并联电容后uo = uC二极管电流 IDIDVSD 滤波器组件LC10逆变电路工作原理单相逆变电路S1S3S2S

3、4+-ERVr0E0+E-EVr用理想开关的单相电压型逆变主电路的构成直流电源电压E如图中极性是一定的。其中开关从S1到S4中，首先设S1和S4导通，S2和S3关断。这时负载电阻R上施加的电压Vr如图所示方向为+E。然后转换开关设S1和S4关断，S2和S3导通。于是，施加在电阻R上的电压极性改变，成为-E。由于这样反复地转换，+E和-E交替出现，在电阻R上施加了交流电压。这就是从直流转换交流的原理。电源是直流电压源，从负载上看，逆变器似乎是单相交流电压源，所以称为单相电压型逆变器。114VT3D1T1T2T4D3D2D4LRE43322单相电压型逆变器主电路的构成逆变电路工作原理12E-E0VT/2TtT0T/2TT1，T4T2，T3I0状态1状态2状态3状态4导通时间单相电压型逆变器输出电压电流波形逆变电路工作原理13PWM 波形T1T2T3VSD 逆变器组件(+) DC(-) DC 如今的 VSD，通过绝缘栅双极晶体管IGBT( Insulated Gate Bipolar Transistors)以特定的间隔导通、断开直流母线电压。 这就产生了电压和频率都变化的称为脉宽调制波PW

4、M（ Pulse Width Modulation ）的输出波形。三相逆变器电路14 IC（ Integrated Circuits） 即集成电路，是在一块硅片（单晶硅基板）中将三极管、二极管、电阻、电容等元件有机地组合在一起而构成的具有一定功能的电路。集成电路的优点是体积小、重量轻、耗电少，不存在元器件的焊接不良问题，可靠性高。 集成电路（IC）与印刷电路版（PCB）15 PCB（ Printed Circuit Boards） 印刷电路板，又称印刷线路板，英文简称PCB或PWB，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板16晶闸管的工作原理及其应用+正极负极_触发极电流方向AKG17可控硅（SCR）的工作原理可控硅也叫晶闸管是P型半导体和N型半导体具有4层以上结构的半导体开关器件的总称。它与二极管一样是单向性器件。作为开关元件具有以下性质：1。即使向A-K间施加正向电压，电流也不会流过。2。接通：向G流过一定的电流IG（叫控制极电流），向A-K间增加正向电压后，在一定电压值下，A-K之间接通（ON），电

5、流IA急剧流过，A-K间的电压VAK急剧下降。这时的电压叫做“导通电压VBO3。断开：一旦接通（ON）后，即使切断IG，IA也继续流动。可通过切断电源，将IA将到保持电流（保持接通所需要的最小电流）以下，向A-K之间施加反向电压的某一种操作，使A-K间断开（OFF）。18AC可控硅被外接电源触发AKG19波形SCR 不 导通SCR 不 导通SCR “A” 触发脉冲电压2000900180027003600SCR “A” 导通不导通SCR电路触发波形不导通SCR “A” 触发脉冲电压2100900180027003600SCR 触发脉冲SCR电路触发波形2200900180027003600SCR 触发脉冲SCR电路触发波形23晶闸管的好坏测试1.判别竟晶闸管好坏2.检测晶闸管触发能力电路24可控硅交流调压电路L1T1BA25可控硅交流调压的应用（约克固态启动器）L1L2L326ABSCR1SCR2D2D1LoadA点和B点的电压变化按相反的方向变化。当A的正向电压增大时，B的负向电压增大。单相全波半控整流器单相全波半控整流器27ABSCR1SCR2D2D1Load SCR 触发时，第一

6、个半波时 A为正电压，B为负电压。 SCR1 阳极正电压， D2 阴极负电压。 D2和 SCR 1 都发生正向偏移。单相全波半控整流器单相全波半控整流器28单相全波半控整流器单相全波半控整流器SCR1D2ABSCR2D1Load SCR 触发时，第二个半波时 A为负电压，B为正电压。 D1 阳极正电压， SCR2 阴极负电压。 D1和 SCR2 都发生正向偏移。293-3-相相 全波半控整流器全波半控整流器ABCSCR1SCR2SCR3D1D2D3Load位于滤波线圈和滤波电容前的直流母线30三相半控全波桥式整流的应用31可关断晶闸管（GTO）及其工作原理GTO晶闸管（门极可关断） 普通的晶闸管其控制极只能控制器件的开通，不能控制其关断，随着电力电子技术的发展，出现了全控型开关器件，其控制极不仅可以控制器件的开通，同时还可以控制其关断，而且具有容量大、耐压高、耐冲击电流大等优点。GTO（gateturnoff）晶闸管是四层pnpn结构的半导体器件，与晶闸管的基本区别就是通过流入门极负的电流具有自关断功能的器件。A正极负极K门极GGTO符号32AKGRGS1S2+VG-VGGTO的门驱动电路GTO门驱动电路的的工作原理，基本上由让GTO导通的正电源电路和是它关断的负电源电路构成。开关S1导通时，门极正电流流通，GTO导通。GTO与晶闸管比较，为了保持导通状态，主电流大容易返回关断状态。为此，导通期间一般是连续地流过门极电流。开关S2导通时，门极反电流流过，GTO关断。在GTO关断时，由于必须用急剧地峰值高的门极反电流，所以希望门极驱动电路的阻抗非常小。GTO门驱动电路的的工作原理图可关断晶闸管（GTO）及其工作原理33IGBT及其工作原理及其应用绝缘栅双极晶体管（ Iinsulated gate bipolar transistor ）IGBT的特点：高速开关，耐高压和大电流。在电力电子设备领域中成为重要的半导体器件。EGCCEG（a）等效电路（b）符号图IGBT实物34电力半导体器件外形大，中容量器件（扁平形，螺旋柱型中容量器件（模块型）及小容量器件（树脂封塑型）35电力半导体器件的应用领域主要电力半导体器件的功能、分类及代表性的应用领域

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