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  • 学习课程
  • 授课教师
  • 课后答题
陆冰
德州仪器系统工程师 德州仪器技术委员会资深委员 (SMTS)
陆冰博士于2006年从弗吉尼亚理工及州立大学获得博士学位并加入德州仪器,专注于AC/DC及隔离DC/DC控制芯片的研发及技术支持。参与并领导了各类电源控制芯片的研发,包括PFC,LLC,同步整流,反激电路,全桥及半桥控制芯片。现为高电压控制器系统工程师及 德州仪器技术委员会资深委员 (SMTS)。
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课程介绍
开关电源中的半导体器件
  • 总章节:6
  • 课程时长:58:52
功率半导体器件是开关电源的重要组成部分,它将电能从一种形式变换为另一种形式。这章课程对功率半导体的基本工作原理进行了介绍。通过对二极管,MOSFET,以及同步整流管的工作原理的分析,我们可以掌握开关电源设计中功率半导体器件的选取,损耗的计算,以及驱动电路的设计。另外,这一章课程还介绍了未来将会流行的宽禁带半导体器件,它们的工作原理,以及相对于现有的硅半导体器件的优势。
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陆冰
德州仪器系统工程师 德州仪器技术委员会资深委员 (SMTS)
陆冰博士于2006年从弗吉尼亚理工及州立大学获得博士学位并加入德州仪器,专注于AC/DC及隔离DC/DC控制芯片的研发及技术支持。参与并领导了各类电源控制芯片的研发,包括PFC,LLC,同步整流,反激电路,全桥及半桥控制芯片。现为高电压控制器系统工程师及 德州仪器技术委员会资深委员 (SMTS)。
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00:00
典型的开关电源设计
典型的开关电源的参考设计,介绍了PMP6940的组成结构和工作原理。该开关电源由PFC和LC两部分组成,通过PFC产生输入电压,并将其转化为输出电压供给负载。电路中包括整流桥、开关管、二极管和输出整流管等功率半导体器件,这些器件是开关电源的基本组成元件,也是损耗最集中的部分。为了降低损耗和适当的热设计,这些器件都需要适当的散热器。这一部分的设计是开关电源设计中的重要一环。
典型的开关电源的参考设计,介绍了PMP6940的组成结构和工作原理。该开关电源由PFC和LC两部分组成,通过PFC产生输入电压,并将其转化为输出电压供给负载。电路中包括整流桥、开关管、二极管和输出整流管等功率半导体器件,这些器件是开关电源的基本组成元件,也是损耗最集中的部分。为了降低损耗和适当的热设计,这些器件都需要适当的散热器。这一部分的设计是开关电源设计中的重要一环。
01:50
什么是半导体
半导体的定义和基本结构,即PN结。PN结由P型和N型半导体材料组成,通过加压使其正偏或反偏,分别呈现导体或绝缘体的特性。
半导体的定义和基本结构,即PN结。PN结由P型和N型半导体材料组成,通过加压使其正偏或反偏,分别呈现导体或绝缘体的特性。
02:35
功率半导体分类
开关电源中的功率半导体可以分为两类:开关器件和整流器件。开关器件将直流变为交流或带直流偏置的交流,而整流器件将交流变为直流,得到稳定的输出直流电压。在工程分析中,可以将开关器件或整流器件近似为理想的开关,以简化电路分析。开关管的分析相对简单,控制信号高时导通,低时关断;而整流管的分析相对复杂,可以通过电压或电流来判断导通或关断。在不同情况下,需要采用不同的分析方法。
开关电源中的功率半导体可以分为两类:开关器件和整流器件。开关器件将直流变为交流或带直流偏置的交流,而整流器件将交流变为直流,得到稳定的输出直流电压。在工程分析中,可以将开关器件或整流器件近似为理想的开关,以简化电路分析。开关管的分析相对简单,控制信号高时导通,低时关断;而整流管的分析相对复杂,可以通过电压或电流来判断导通或关断。在不同情况下,需要采用不同的分析方法。
04:02
典型的开关半导体器件
1. 整流管分为PN结的二极管和肖特基的二极管。 2. PN结的二极管导通电压固定,约为0.7伏,不随电流变化。 3. 肖特基二极管由金属半导体结构构成,导通电压较PN结二极管小,适用于低压整流电路。 4. 肖特基二极管没有反向恢复的问题,适合高频使用。 5. 肖特基二极管没有PN节,没有反向恢复的问题,适合高频使用。
1. 整流管分为PN结的二极管和肖特基的二极管。 2. PN结的二极管导通电压固定,约为0.7伏,不随电流变化。 3. 肖特基二极管由金属半导体结构构成,导通电压较PN结二极管小,适用于低压整流电路。 4. 肖特基二极管没有反向恢复的问题,适合高频使用。 5. 肖特基二极管没有PN节,没有反向恢复的问题,适合高频使用。
05:43
开关半导体的演化
1. 功率三极管是一种由两个PN节组成的功率半导体器件,具有导通电压固定且导通电流需要持续提供的特点。 2. 晶闸管是由三极管和等效电容组成的,可以通过门极驱动电流来实现持续导通,导通损耗较小,适合高频设计。 3. 功率三极管和晶闸管都不适合高频设计,常用于交流调压场景。
1. 功率三极管是一种由两个PN节组成的功率半导体器件,具有导通电压固定且导通电流需要持续提供的特点。 2. 晶闸管是由三极管和等效电容组成的,可以通过门极驱动电流来实现持续导通,导通损耗较小,适合高频设计。 3. 功率三极管和晶闸管都不适合高频设计,常用于交流调压场景。
08:15
开关半导体的演化
MOSFET有漏极、栅极和源极三个部分。当栅极电压高于阈值电压时,MOSFET导通;当栅极电压低于源极电压时,MOSFET关断。MOSFET的导通电流从漏极流向源极,导通电阻(而非固定电阻)决定了导通电压降。 将MOSFET和BJT(双极型晶体管,Bipolar Junction Transistor)组合在一起,可以产生一种新的半导体器件,叫做绝缘栅双极型晶体管(IGBT, Insulated-Gate Bipolar Transistor)。 IGBT的导通电压近似于固态压降,驱动损耗小,但不适合高频设计,通常用于高压大功率场景,如逆变器和电机驱动
MOSFET有漏极、栅极和源极三个部分。当栅极电压高于阈值电压时,MOSFET导通;当栅极电压低于源极电压时,MOSFET关断。MOSFET的导通电流从漏极流向源极,导通电阻(而非固定电阻)决定了导通电压降。 将MOSFET和BJT(双极型晶体管,Bipolar Junction Transistor)组合在一起,可以产生一种新的半导体器件,叫做绝缘栅双极型晶体管(IGBT, Insulated-Gate Bipolar Transistor)。 IGBT的导通电压近似于固态压降,驱动损耗小,但不适合高频设计,通常用于高压大功率场景,如逆变器和电机驱动

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00:00
典型的开关电源设计
典型的开关电源的参考设计,介绍了PMP6940的组成结构和工作原理。该开关电源由PFC和LC两部分组成,通过PFC产生输入电压,并将其转化为输出电压供给负载。电路中包括整流桥、开关管、二极管和输出整流管等功率半导体器件,这些器件是开关电源的基本组成元件,也是损耗最集中的部分。为了降低损耗和适当的热设计,这些器件都需要适当的散热器。这一部分的设计是开关电源设计中的重要一环。
典型的开关电源的参考设计,介绍了PMP6940的组成结构和工作原理。该开关电源由PFC和LC两部分组成,通过PFC产生输入电压,并将其转化为输出电压供给负载。电路中包括整流桥、开关管、二极管和输出整流管等功率半导体器件,这些器件是开关电源的基本组成元件,也是损耗最集中的部分。为了降低损耗和适当的热设计,这些器件都需要适当的散热器。这一部分的设计是开关电源设计中的重要一环。
01:50
什么是半导体
半导体的定义和基本结构,即PN结。PN结由P型和N型半导体材料组成,通过加压使其正偏或反偏,分别呈现导体或绝缘体的特性。
半导体的定义和基本结构,即PN结。PN结由P型和N型半导体材料组成,通过加压使其正偏或反偏,分别呈现导体或绝缘体的特性。
02:35
功率半导体分类
开关电源中的功率半导体可以分为两类:开关器件和整流器件。开关器件将直流变为交流或带直流偏置的交流,而整流器件将交流变为直流,得到稳定的输出直流电压。在工程分析中,可以将开关器件或整流器件近似为理想的开关,以简化电路分析。开关管的分析相对简单,控制信号高时导通,低时关断;而整流管的分析相对复杂,可以通过电压或电流来判断导通或关断。在不同情况下,需要采用不同的分析方法。
开关电源中的功率半导体可以分为两类:开关器件和整流器件。开关器件将直流变为交流或带直流偏置的交流,而整流器件将交流变为直流,得到稳定的输出直流电压。在工程分析中,可以将开关器件或整流器件近似为理想的开关,以简化电路分析。开关管的分析相对简单,控制信号高时导通,低时关断;而整流管的分析相对复杂,可以通过电压或电流来判断导通或关断。在不同情况下,需要采用不同的分析方法。
04:02
典型的开关半导体器件
1. 整流管分为PN结的二极管和肖特基的二极管。 2. PN结的二极管导通电压固定,约为0.7伏,不随电流变化。 3. 肖特基二极管由金属半导体结构构成,导通电压较PN结二极管小,适用于低压整流电路。 4. 肖特基二极管没有反向恢复的问题,适合高频使用。 5. 肖特基二极管没有PN节,没有反向恢复的问题,适合高频使用。
1. 整流管分为PN结的二极管和肖特基的二极管。 2. PN结的二极管导通电压固定,约为0.7伏,不随电流变化。 3. 肖特基二极管由金属半导体结构构成,导通电压较PN结二极管小,适用于低压整流电路。 4. 肖特基二极管没有反向恢复的问题,适合高频使用。 5. 肖特基二极管没有PN节,没有反向恢复的问题,适合高频使用。
05:43
开关半导体的演化
1. 功率三极管是一种由两个PN节组成的功率半导体器件,具有导通电压固定且导通电流需要持续提供的特点。 2. 晶闸管是由三极管和等效电容组成的,可以通过门极驱动电流来实现持续导通,导通损耗较小,适合高频设计。 3. 功率三极管和晶闸管都不适合高频设计,常用于交流调压场景。
1. 功率三极管是一种由两个PN节组成的功率半导体器件,具有导通电压固定且导通电流需要持续提供的特点。 2. 晶闸管是由三极管和等效电容组成的,可以通过门极驱动电流来实现持续导通,导通损耗较小,适合高频设计。 3. 功率三极管和晶闸管都不适合高频设计,常用于交流调压场景。
08:15
开关半导体的演化
MOSFET有漏极、栅极和源极三个部分。当栅极电压高于阈值电压时,MOSFET导通;当栅极电压低于源极电压时,MOSFET关断。MOSFET的导通电流从漏极流向源极,导通电阻(而非固定电阻)决定了导通电压降。 将MOSFET和BJT(双极型晶体管,Bipolar Junction Transistor)组合在一起,可以产生一种新的半导体器件,叫做绝缘栅双极型晶体管(IGBT, Insulated-Gate Bipolar Transistor)。 IGBT的导通电压近似于固态压降,驱动损耗小,但不适合高频设计,通常用于高压大功率场景,如逆变器和电机驱动
MOSFET有漏极、栅极和源极三个部分。当栅极电压高于阈值电压时,MOSFET导通;当栅极电压低于源极电压时,MOSFET关断。MOSFET的导通电流从漏极流向源极,导通电阻(而非固定电阻)决定了导通电压降。 将MOSFET和BJT(双极型晶体管,Bipolar Junction Transistor)组合在一起,可以产生一种新的半导体器件,叫做绝缘栅双极型晶体管(IGBT, Insulated-Gate Bipolar Transistor)。 IGBT的导通电压近似于固态压降,驱动损耗小,但不适合高频设计,通常用于高压大功率场景,如逆变器和电机驱动




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2023-05-07 13:29:56
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