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第1章 绪论 1

1.1 什么是电力电子技术 1

1.2 电力电子器件简介 2

1.3 电力电子技术的发展与展望 4

第2章 功率二极管 9

2.1 半导体基础 9

2.1.1 概述 9

2.1.2 能带 9

2.1.3 N型半导体与P型半导体 10

2.1.4 半导体中的电流 12

2.1.5 PN结 12

2.1.6 PN结的反向击穿 14

2.1.7 PN结的电容效应 15

2.2 功率二极管 16

2.2.1 功率二极管的性能参数 18

2.2.2 功率二极管的稳态伏安特性 19

2.2.3 PIN功率二极管的开关特性 19

2.2.4 快速恢复二极管的开通关断特性 20

2.2.5 改善二极管反向恢复特性的方法 24

2.2.6 功率二极管的分类 25

2.3 功率碳化硅肖特基二极管在高频Boost功率因数校正电路中的应用 31

2.4 功率二极管的散热措施 34

2.4.1 功率二极管的热平衡 34

2.4.2 功率二极管的散热 35

2.4.3 散热器的选择与设计 37

2.4.4 散热器的冷却方式 39

第3章 功率场效应晶体管（Power MOSFET） 41

3.1 结构与工作原理 41

3.1.1 基本结构与工作原理 41

3.1.2 多元集成结构的影响 43

3.2 MOSFET的工作特性 43

3.2.1 静态特性 43

3.2.2 动态特性 46

3.2.3 安全工作区 48

3.2.4 温度稳定性 49

3.3 栅极的驱动与保护 51

3.3.1 栅极驱动特性 51

3.3.2 栅极驱动电路 54

3.3.3 并联应用 58

3.3.4 使用中的保护措施 58

3.4 功率MOSFET新进展 60

3.4.1 CoolMOS 60

3.4.2 低压低通态电阻MOSFET 62

3.5 功率MOSFET应用实例 64

3.5.1 集成PWM控制芯片 64

3.5.2 PWM控制DC-DC变换器基础 71

3.5.3 LLC谐振变换器 80

3.5.4 单相功率因数校正 84

3.5.5 板载电源 86

3.5.6 同步整流 89

第4章 绝缘栅双极型晶体管（IGBT） 92

4.1 IGBT的结构原理 92

4.1.1 双极型晶体管 92

4.1.2 IGBT基本结构 96

4.1.3 IGBT与功率MOSFET的比较 97

4.2 IGBT的工作原理 97

4.2.1 IGBT的阻断原理 97

4.2.2 IGBT的导通原理 98

4.2.3 IGBT的擎住效应 99

4.3 IGBT的特性 100

4.3.1 IGBT的静态特性 100

4.3.2 IGBT的转移特性 101

4.3.3 IGBT的开关特性 102

4.3.4 IGBT的开关过程 103

4.3.5 IGBT的结电容特性 105

4.3.6 IGBT的损耗特性 106

4.3.7 IGBT的安全工作区 108

4.4 IGBT的驱动和保护 109

4.4.1 IGBT的驱动条件和主要特性 109

4.4.2 几种常用IGBT分立驱动电路 111

4.4.3 IGBT集成驱动芯片 112

4.4.4 IGBT的保护电路和缓冲电路 115

4.5 几种新型IGBT介绍 118

4.5.1 IGBT制造技术的发展历史 118

4.5.2 穿通（PT）型IGBT 120

4.5.3 非穿通（NPT）型IGBT特性 120

4.5.4 逆阻型IGBT 121

4.5.5 沟槽终止（TS）型与场终止（FS）型IGBT 122

4.6 IGBT的使用 123

4.6.1 IGBT的选择 123

4.6.2 IGBT的使用 126

4.7 逆变器的基本知识 128

4.7.1 单相半桥逆变器 129

4.7.2 单相全桥逆变器 133

4.7.3 三相逆变器 136

4.7.4 空间矢量调制（SVM） 138

4.7.5 逆变器的控制 146

4.8 IGBT的应用实例 153

4.8.1 数字式UPS 153

4.8.2 变频调速系统 156

4.8.3 高频感应工业加热电源 159

第5章 晶闸管 161

5.1 普通晶闸管 161

5.1.1 结构与工作原理 161

5.1.2 伏安特性 163

5.1.3 主要参数 164

5.2 特殊晶闸管 165

5.2.1 高频晶闸管 166

5.2.2 双向晶闸管 166

5.2.3 逆导晶闸管 167

5.2.4 光控晶闸管 169

5.3 晶闸管的触发电路 170

5.3.1 对触发电路的要求 170

5.3.2 触发电路的种类 171

5.3.3 集成触发电路 171

5.4 晶闸管的保护与容量扩展 175

5.4.1 过电压保护 175

5.4.2 过电流保护 176

5.4.3 晶闸管的串并联 177

5.5 晶闸管应用实例 179

5.5.1 单相桥式全控相控整流电路 179

5.5.2 三相桥式全控相控整流电路 182

5.5.3 整流电压的谐波分析 189

第6章 可关断晶闸管（GTO晶闸管与IGCT） 192

6.1 门极关断（GTO）晶闸管的结构与工作原理 193

6.1.1 导通原理 193

6.1.2 关断原理 194

6.1.3 GTO关断时门极静态伏安特性 194

6.1.4 GTO的失效原理 195

6.1.5 GTO的主要参数 195

6.1.6 GTO的门极驱动电路 196

6.1.7 GTO的串并联 197

6.2 集成门极换向晶闸管（IGCT）的结构与工作原理 198

6.2.1 IGCT的结构和特点 198

6.2.2 IGCT的开通和关断机理 200

6.3 IGCT特性参数 201

6.3.1 IGCT阻断参数 201

6.3.2 IGCT通态参数 201

6.3.3 IGCT开通参数 203

6.3.4 IGCT关断参数 203

6.3.5 IGCT的安全工作区 203

6.3.6 IGCT的主要技术指标 204

6.4 IGCT的门极驱动技术 205

6.4.1 IGCT门极驱动单元的供电 206

6.4.2 IGCT门极驱动单元的光接口 206

6.5 IGCT在多电平变换器中的应用 207

6.5.1 多电平变换器的主电路拓扑 208

6.5.2 基于IGCT的三电平中性点钳位（NPC）式变换器 209

6.5.3 基于IGCT的三电平NPC式变换器的空间矢量PWM控制 210

6.6 基于IGCT的多电平变换器的缓冲电路 213

6.6.1 三电平NPC式逆变器的缓冲电路 213

6.6.2 IGCT的三电平NPC式逆变器缓冲电路的设计 214

参考文献 217

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