中級電工培訓(xùn)(電子技術(shù)部分).ppt

一、 晶閘管概述,晶閘管的特點是可以用弱信號控制強信號。從控制的觀點看，它的功率放大倍數(shù)很大，用幾十到一二百毫安電流，兩到三伏的電壓可以控制幾十安、千余伏的工作電流電壓，換句話說，它的功率放大倍數(shù)可以達到數(shù)十萬倍以上。由于元件的功率增益可以做得很大，所以在許多晶體管放大器功率達不到的場合，它可以發(fā)揮作用。從電能的變化與調(diào)節(jié)方面看，它可以實現(xiàn)交流直流、直流交流、交流交流、直流直流以及變頻等各種電能的變換和大小的控制。,晶閘管是半導(dǎo)體型功率器件，對超過極限參數(shù)運用很敏感，實際運用時應(yīng)該注意留有較大電壓、電流余量，并應(yīng)盡量解決好器件的散熱問題。,根據(jù)結(jié)構(gòu)及用途的不同，晶閘管有很多類型，比較常用的有普通晶閘管、高頻晶閘管、雙向晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、無控制晶閘管、光控晶閘管和熱敏晶閘管等。,2 晶閘管,2.1 晶閘管結(jié)構(gòu)、符號與外形,晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號如圖12-2所示。它由PNPN四層半導(dǎo)體構(gòu)成，其間形成三個PN結(jié)，引出三個電極，分別為陽極a、陰極k和控制極g。,圖12-1 晶閘管的外形圖,圖12-2 晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和符號,2.2 晶閘管的工作原理,為了說明晶閘管的工作原理，可將晶閘管等效地看成由PNP和NPN型兩個三極管連接而成，每個三極管基極與另一個三極管的集電極相連，如圖12-3所示，陽極a相當(dāng)于PNP型三極管T2的發(fā)射極，陰極k相當(dāng)于NPN型T1三極管的發(fā)射極。,圖12-3 等效電路,按圖12-4所示電路圖連接，在晶閘管陽極a和陰極k之間加正向電壓，同時在控制極g和陰極k之間也加正向電壓時，則可使晶閘管導(dǎo)通。,控制極的作用只是使晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通，而導(dǎo)通后，控制極就失去了控制作用，所以控制極g又稱做門極。,陽極電流IA減少到小于某一數(shù)值IH時，晶閘管就不能維持正反饋過程而變?yōu)殛P(guān)斷，此時稱為正向阻斷，IH稱為維持電流；如果在陽極和陰極之間加反向電壓時，晶閘管亦不可導(dǎo)通，稱為反向阻斷。,圖12-4 晶閘管的導(dǎo)通原理,晶閘管的導(dǎo)通條件為：,(1) 在陽極和陰極間加正向電壓。,(2) 在控制極和陰極間加正向觸發(fā)電壓。,(3) 陽極電流不小于維持電流。,2.3 晶閘管的伏安特性及其主要參數(shù),1. 晶閘管的伏安特性,(1) 正向特性,當(dāng)U 0時對應(yīng)的曲線稱正向特性。由圖12-5可看出，晶閘管的正向特性可分為阻斷狀態(tài)OA段和導(dǎo)通狀態(tài)BC段兩個部分。,(2) 反向特性,當(dāng)U0時，對應(yīng)的曲線稱為反向特性晶閘管的反向特性與二極管相似，此時，晶閘管狀態(tài)與控制極上是否加觸發(fā)電壓無關(guān)。,圖12-5 晶閘管的伏安特性,2.3 晶閘管的伏安特性及其主要參數(shù),2. 晶閘管的主要參數(shù),(1) 正向重復(fù)峰值電壓UDRM,(2) 反向重復(fù)峰值電壓URRM,(3) 額定正向平均電流IF,(4) 維持電流IH,(5) 觸發(fā)電壓UGG和觸發(fā)電流IG,2.4 晶閘管的型號,目前我國生產(chǎn)的晶閘管的型號有兩種表示方法，即KP系列和3CT系列。,圖12-6 KP系列參數(shù)表示方式,圖12-7 3CT系列參數(shù)表示方式,2.5 普通型晶閘管質(zhì)量粗測,1. 測量晶閘管內(nèi)部的PN結(jié),晶閘管內(nèi)部有三個PN結(jié)，這三個PN結(jié)的好壞直接影響晶閘管的質(zhì)量。所以使用前，應(yīng)該先對這三個PN結(jié)進行測量，測量方法如圖12-8所示。,圖12-8 晶閘管的測量,2. 測量晶閘管的關(guān)斷狀態(tài),控制極g和陰極k之間只有一個PN結(jié)，利用PN結(jié)的單向?qū)щ娞匦?，就可以用萬用表的電阻擋對它進行測量。,晶閘管在反向連接時是不導(dǎo)通的，如果正向連接，但是沒有控制電壓，它也是不導(dǎo)通的。,3. 測量晶閘管的觸發(fā)能力,圖12-9 測量小功率晶閘管的觸發(fā)能力,檢查小功率晶閘管觸發(fā)電路如圖12-9所示。,-,3 單相橋式半控整流電路,可控整流電路是應(yīng)用廣泛的電能變換電路，其作用是將交流電變換成大小可調(diào)的直流電，作為直流用電設(shè)備的電源。將二極管橋式整流電路中的兩個二極管用兩個晶閘管替換，就構(gòu)成了半控橋式整流電路。當(dāng)電路帶有電阻性負載和電感性負載時，其工作情況是不同的。,電阻性負載,當(dāng)單相橋式半控整流電路的負載為純電阻時，稱電阻性負載，其電路如圖12-10(a) 所示。,圖12-10 電阻性負載單相半控橋式整流電路及波形,(1)電路原理 當(dāng)電源電壓u2為正半周時，晶閘管T1和二極管D2上為正向電壓作用。在t1時刻，控制極上加觸發(fā)脈沖uG，使T1和D2導(dǎo)通，負載RL中流過輸出電流io，形成輸出整流電壓uo。此時，晶閘管T2和二極管D1因承受反向電壓而截止。在t2時刻，電源電壓u2過零，使T1和D2關(guān)斷。 當(dāng)電源電壓u2為負半周時，T2和D1上加正向電壓。在t3時刻，控制極加觸發(fā)脈沖，使T2和D1導(dǎo)通，在負載RL上有io和uo，直到t4時刻u2過零時關(guān)斷。此時，T1和D2截止。電阻性負載半控整流電路的工作波形圖如圖12-10(b)所示。,(2) 電路的計算,輸出電壓的平均值:,(12-1),輸出電流的平均值:,(12-2),晶閘管T和二極管D中流過的電流平均值:,(12-3),晶閘管所承受的最高正向電壓和二極管所承受的 最高反向電壓均為,二、 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路,要使晶閘管導(dǎo)通，除了加正向陽極電壓外，還必須在控制極和陰極之間加觸發(fā)電壓。提供觸發(fā)電壓的電路稱為觸發(fā)電路。觸發(fā)電路的種類很多，常用的有單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、阻容移相觸發(fā)電路、集成觸發(fā)電路以及晶體管觸發(fā)電路等。本節(jié)重點介紹單結(jié)晶體管觸發(fā)電路。,1.1 對觸發(fā)電路的要求,(1) 應(yīng)能提供足夠大的觸發(fā)功率。,(2) 觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的寬度。,(3) 為了保證觸發(fā)時間準(zhǔn)確，要求觸發(fā)脈沖具有陡峭上升沿。,(4) 觸發(fā)脈沖應(yīng)與主電路的交流電源同步。,(5) 觸發(fā)脈沖應(yīng)能在足夠?qū)挼姆秶鷥?nèi)平穩(wěn)地移相。,1.2 單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)與特性,1. 單結(jié)晶體管的外形符號與結(jié)構(gòu),圖12-12 N型單結(jié)晶體管,圖12-12所示為單結(jié)晶體管的外形圖?？梢钥闯?，它的外形與普通三極管相似，具有三個電極，但不是三極管，而是具有三個電極的二極管，管內(nèi)只有一個PN結(jié)，所以稱之為單結(jié)晶體管。三個電極中，一個是發(fā)射極，兩個是基極，所以也稱為雙基極二極管。,單結(jié)晶體管又叫雙基極二極管，它的符號和外形見附圖。 判斷單結(jié)晶體管發(fā)射極E的方法是： 把萬用表置于R*100擋或R*1K擋，黑表筆接假設(shè)的發(fā)射極，紅表筆接另外兩極， 當(dāng)出現(xiàn)兩次低電阻時，黑表筆接的就是單結(jié)晶體管的發(fā)射極。 單結(jié)晶體管B1和B2的判斷方法是： 把萬用表置于R*100擋或R*1K擋，用黑表筆接發(fā)射極，紅表筆分別接另外兩極， 兩次測量中，電阻大的一次，紅表筆接的就是B1極。,應(yīng)當(dāng)說明的是，上述判別B1、B2的方法，不一定對所有的單結(jié)晶體管都適用，有個別管子的E-B1間的正向電阻值較小。 不過準(zhǔn)確地判斷哪極是B1，哪極是B2在實際使用中并不特別重要。 即使B1、B2用顛倒了，也不會使管子損壞，只影響輸出脈沖的幅度（單結(jié)晶體管多作脈沖發(fā)生器使用）， 當(dāng)發(fā)現(xiàn)輸出的脈沖幅度偏小時，只要將原來假定的B1、B2對調(diào)過來就可以了。,2. 單結(jié)晶體管的伏安特性,圖 (a)為測試單結(jié)晶體管伏安特性的試驗電路。,圖 (b)為單結(jié)晶體管的伏安特性曲線，可將其分為三個區(qū)域。,圖12-13 單結(jié)晶體管的伏安特性曲線,結(jié)論：當(dāng)單結(jié)晶體管的發(fā)射結(jié)電壓UeUp時，管子導(dǎo)通；若導(dǎo)通后，UeUv時，管子又恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài)。,1.3 單結(jié)晶體管同步觸發(fā)電路,振蕩的電路的輸出可作為觸發(fā)脈沖，但必須使