一、电力电子器件
教材：電力電子技術（第五版） 王兆安
主要關注各種期間的靜態與動態特性，而對內部半導體結構的分析比較少，老師也說過后面對電力電子電路的分析也基本都關注開關特性，不是研究功率器件以及材料方向的不用過多關注內部結構，也不影響后面學習，所以部分器件的筆記寫的很簡略。
一、電力電子器件的分類
與電力電子技術相對應的應該叫信息電子技術，后者關注的是信號而電力電子關注的是功率變換與能量，所以電力電子器件與模數電中用到的二極管、BJT，FET等最大的區別就是功率增大了很多，耐壓電流等都大得多，而對放大倍數等的要求不是那么嚴格。
按控制程度分類：
全控型：能用信號控制通斷（MOS，IGBT，GTO，GTR）
半控型：只能控制開不能關（晶閘管，即可控硅/SCR）
不可控制型：不能控制通斷（二極管）
按載流子導電的類型分類：
單極型：一種載流子導電（電子或空穴，也叫多子器件）
雙極型：兩種載流子導電（電子和空穴，也叫少子器件）
復合型：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，比如三極管全稱bipolar junction transistor（BJT），即雙極晶體管，而IGBT（Insula-ted-gate bipolar?transistor）即絕緣柵雙極晶體管。
此外還有流控/壓控（場控）以及電平觸發和脈沖觸發的分類法，了解即可。
二、常見電力電子器件
2.1.電力二極管
與普通二極管相同，基本結構都是PN結，但在P區與N區間多了一層低摻雜N區（N-或漂移區），增大反向耐壓；同時采用垂直導電結構，提高通流能力。
電導調制效應：解決正向電流較小時漂移區阻值較大的問題，這屬于半導體物理相關內容，教材有基本介紹不再贅述。
基本特性：教材P16
最需要關注的就是4個重要指標：延遲時間td，電流下降時間tf，反向恢復時間trr，正向恢復時間tfr。不僅對于二極管，開關時間對所有電力電子器件而言都是極其重要的參數，控制變換電路時均需要在單片機/fpga程序中考慮到針對導通延遲的暫停時間，不然搞不好橋臂一瞬間把電源地導通直接把元件點亮了。
反向恢復時間trr=td+tf，這個對變換器性能的影響很大，反映的是二極管從正篇轉為反偏的延遲時間，一般在us與ns級。正向恢復時間也是同理。
關于正向平均電流IF(AV)的補充說明：
書上寫了Iav/Irms=1:1.57，這東西是這樣定義的：Iav即平均，Irms即方均根。其他波形也可以參考習題10-4。
?常見電力二極管類型：
普通二極管：動態特性較差（反向恢復時間5us以上），但正向電流與反向耐壓可以很大，一般用于1kHz以下的整流。
快恢復二極管FRD：加強動態特性，反向恢復時間一般是ns級。
肖特基二極管SBD：反向恢復時間也短（數十ns）,正向壓降低，開關損耗小；但反向耐壓不高，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，陽極A，陰極K，正向為A-K。
半控型器件，流控器件，需要門級觸發電流IG使其導通，想要關斷
基本特性：
1.加反壓，怎么都不會導通。
2.加正壓，G有觸發電流導通。并且導通后只要是正向電壓就不再受G控制。
伏安特性：教材P21。正向伏安特性不是很難理解，反向就更簡單，與二極管反向特性類似。
維持電流IH：維持正向導通需要的最小電流。
同樣存在延遲：
開通時間tgt =? 延遲時間td+上升時間tr （幾us級）
電路換向關斷時間tq = 反向阻斷恢復時間trr+正向阻斷恢復時間tgr （幾百us級）
原因詳見教材P22
晶閘管的額定電壓通常取斷態重復峰值電壓UDRM和反向重復峰值電壓URR中的較小值
2.3 門級可關斷晶閘管（GTO）
?簡而言之，這東西與晶閘管的區別就是改變了內部結構讓它能開關可控了，并且開關速度更快了。
開通時間ton：1-2us；下降時間toff：2us
其他沒啥特別重要的了。
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。同樣有開通時間ton與關斷時間toff。
二次擊穿現象：
集電極電壓過高導致Ic增大，出現第一次的雪崩擊穿，這時如果Ic不超過最大耗散功率對應的限度就基本不會影響GTR工作，但如果不有效限制電流，Ic繼續增大至臨界點后會突然急劇上升，電壓陡然下降，即二次擊穿現象。
2.5 電力場效應管
?同GTR，即大功率版的MOS（JFET在電力電子中不怎么常用），有漂移區，增強型NMOS用的最多。
耗盡型：UG=0時SD間就存在導電溝道。
增強型：UG絕對值要大于0，SD間才存在導電溝道。
基本特性：教材P31
?老實說mos這東西挺復雜的，開關器件有時候
不僅是大功率電路，還是高頻電路，電路設計中的兩個難點全被它占了。
按上圖，這圖可能有點問題（抄板書時可能抄錯了），比如那個漏極電感我不知道是什么東西，寄生電感？
總之，分析mos首先要考慮三個極間寄生電阻：Cgs , Cgd , Cds，這東西直接影響開關特性（輸入電容充放電時間），而數據手冊里一般這么寫：
輸入電容（Input Capacitance）Ciss=Cgd+Cgs
輸出電容(Output Capacitance)?CDSS=Cgd+Cds
逆導電容( Reverse Transfer Capacitance）?Crss＝Cgd
參考資料：(6條消息) 無刷驅動設計——淺談MOS驅動電路_小向是個Der的博客-CSDN博客
然后，還有源漏導通電阻Ron，這個直接造成導通損耗，一般是毫歐級，并且Ron一般是隨著溫度增加而增加的。
開通時間ton = 開通延遲時間td(on) + 電流上升時間tri + 電壓下降時間tfv(此過程中給極間電容充電)
關斷時間toff = 關斷延遲時間td(off) + 電壓上升時間trv + 電流下降時間tfi
其次，在SD之間還存在一個體二極管，NMOS中是S-D為二極管正向，這個一般教材中似乎都沒有，但如果畫過PCB就會發現很多MOS的原理圖都會畫出這個二極管，并且只在分立式器件中存在，集成電路中的MOS一般沒有這玩意兒。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的開關時間直接受柵極驅動電路影響，主要是柵極電阻會與輸入電容構成RC濾波器類結構，一般都只有數十us，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，集電極C，發射極E
GTR與MOS的結合體，場控器件，它的等效電路可以看出就是nmos+bjt的復合管?，原理相當于Ugs驅動MOS，再產生Ib驅動三極管。分為正向阻斷區（對應截止區），有源區（放大區），飽和區（飽和區），開關時是在正向阻斷區與飽和區切換。
(題外話：需要注意MOS開關時是在截止區與非飽和區切換的，主要是MOS的飽和區對應GTR的放大區，詳見MOS輸出特性曲線
)
IGBT在導通與關斷過程中跟MOS很類似。IGBT開啟需要柵射電壓UGE大于其開啟電壓。
三、小總結
主要是試圖理解怎么選擇電力電子器件，畢竟這么多種元件有些功能似乎都能勝任。
其實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。就全控型器件而言，首先看工頻，開關頻率要求幾百kHz的你只能用MOS，但MOS的耐壓一般也不過1000V；而高壓大電流就適合IGBT，且IGBT成本是比MOS低的；而GTR實際上就是三極管，但GTR與MOS、IGBT之間如何選擇確實也不怎么了解，網上搜的資料也亂七八糟的，希望以后學習中能知道，暫且可以理解為選型都是在頻率、系統性能效率、成本之間折中選擇的；至于晶閘管，似乎以及被GTO在很多地方取代了？
總結
