電力二極管和晶閘管

1、電子技術(shù)的基礎(chǔ)電子技術(shù)的基礎(chǔ) 電子器件：晶體管和集成電路電子器件：晶體管和集成電路電力電子電路的基礎(chǔ)電力電子電路的基礎(chǔ) 電力電子器件電力電子器件本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：概述電力電子器件的概念、特點和分類等問題。概述電力電子器件的概念、特點和分類等問題。介紹電力二極管、晶閘管的工作原理、基本特性、主介紹電力二極管、晶閘管的工作原理、基本特性、主要參數(shù)、選擇和使用中應(yīng)注意問題。要參數(shù)、選擇和使用中應(yīng)注意問題。1、 電力電子器件的概念和特征電力電子器件的概念和特征2 、電力電子器件組成的應(yīng)用系統(tǒng)、電力電子器件組成的應(yīng)用系統(tǒng)3 、電力電子器件的分類、電力電子器件的分類電力電子器件概述電力電子器件概

2、述1）概念概念: : 電力電子器件電力電子器件（Power Electronic Device） 可直接用于主電路中，實現(xiàn)電能的變換或控可直接用于主電路中，實現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。制的電子器件。 主電路主電路（Main Power Circuit） 電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān)電能的變電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān)電能的變換或控制任務(wù)的電路。換或控制任務(wù)的電路。2）分類分類: : 電真空器件電真空器件 ( (汞弧整流器、閘流管等汞弧整流器、閘流管等) ) 半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件 ( (采用的主要材料仍然是硅）采用的主要材料仍然是硅）1、電力電子器件的概念和特征電力電子器件的概念和特征處

3、理電功率的能力，一般遠大于處理信息的處理電功率的能力，一般遠大于處理信息的電子器件。電子器件。 其處理電功率的能力小至毫瓦級，大至其處理電功率的能力小至毫瓦級，大至兆瓦級兆瓦級, , 多都遠大于處理信息的電子器件。多都遠大于處理信息的電子器件。3）同處理信息的電子器件相比的一般特征：）同處理信息的電子器件相比的一般特征： 電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。電力電子器件一般都工作在開關(guān)狀態(tài)。 實用中，電力電子器件往往需要由信息電實用中，電力電子器件往往需要由信息電子電路來控制。子電路來控制。 在主電路和控制電路之間，需要一定的在主電路和控制電路之間，需要一定的中間電路對控制電路的信號進行放大，這

4、就是電中間電路對控制電路的信號進行放大，這就是電力電子器件的驅(qū)動電路。力電子器件的驅(qū)動電路。 電力電子器件自身的功率損耗遠大于信息電力電子器件自身的功率損耗遠大于信息電子器件，一般都要安裝散熱器電子器件，一般都要安裝散熱器。 通態(tài)損耗通態(tài)損耗是器件功率損耗的主要成因。是器件功率損耗的主要成因。 器件開關(guān)頻率較高時，器件開關(guān)頻率較高時，開關(guān)損耗開關(guān)損耗可能成為器件功可能成為器件功率損耗的主要因素。率損耗的主要因素。主要損耗主要損耗通態(tài)損耗通態(tài)損耗斷態(tài)損耗斷態(tài)損耗開關(guān)損耗開關(guān)損耗關(guān)斷損耗關(guān)斷損耗開通損耗開通損耗 電力電子器件的損電力電子器件的損耗耗電力電子系統(tǒng)：由電力電子系統(tǒng)：由控制電路控制電路、

5、驅(qū)動電路驅(qū)動電路、保護電路保護電路 和以電力電子器件為核心的和以電力電子器件為核心的主電路主電路組成。組成。2、電力電子器件組成的應(yīng)用系統(tǒng)電力電子器件組成的應(yīng)用系統(tǒng)電力電子器件在實際應(yīng)用中的系統(tǒng)組成控控制制電電路路檢測檢測電路電路驅(qū)動驅(qū)動電路電路RL主電路主電路V1V2保護保護電路電路控制電路控制電路電氣隔離電氣隔離在主電路在主電路和控制電和控制電路中附加路中附加一些電路，一些電路，以保證電以保證電力電子器力電子器件和整個件和整個系統(tǒng)正常系統(tǒng)正?？煽窟\行可靠運行不可控器件不可控器件( (Power Diode) ) 不能用控制信號來控制其通斷不能用控制信號來控制其通斷, , 因此也就因此也就不

6、需要驅(qū)動電路。不需要驅(qū)動電路。半控型器件（半控型器件（Thyristor） 通過控制信號可以控制其導(dǎo)通而不能控通過控制信號可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷。制其關(guān)斷。全控型器件（全控型器件（IGBT,MOSFET) ) 通過控制信號既可控制其導(dǎo)通又可控制其通過控制信號既可控制其導(dǎo)通又可控制其關(guān)斷，又稱自關(guān)斷器件。關(guān)斷，又稱自關(guān)斷器件。3、電力電子器件的分類電力電子器件的分類電流驅(qū)動型電流驅(qū)動型 通過從控制端注入或者抽出電流來實現(xiàn)通過從控制端注入或者抽出電流來實現(xiàn)導(dǎo)通或者導(dǎo)通或者 關(guān)斷的控制。關(guān)斷的控制。電壓驅(qū)動型電壓驅(qū)動型 僅通過在控制端和公共端之間施加一定僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電

7、壓信號就可實現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。的電壓信號就可實現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。 按照驅(qū)動電路信號的性質(zhì)，分為兩類：按照驅(qū)動電路信號的性質(zhì)，分為兩類：單極型器件單極型器件由一種載流子參與導(dǎo)電的器件。由一種載流子參與導(dǎo)電的器件。雙極型器件雙極型器件由電子和空穴兩種載流子參與由電子和空穴兩種載流子參與 導(dǎo)電的器件。導(dǎo)電的器件。復(fù)合型器件復(fù)合型器件由單極型器件和雙極型器件集由單極型器件和雙極型器件集 成混合而成的器件。成混合而成的器件。 按照按照器件內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)器件內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo) 電的情況分為三類：電的情況分為三類： 電力二極管電力二極管結(jié)構(gòu)和原理簡單，工作可靠，自結(jié)構(gòu)和原

8、理簡單，工作可靠，自20世紀(jì)世紀(jì)50年代初期就獲得應(yīng)用。年代初期就獲得應(yīng)用。 快恢復(fù)二極管和肖特基二極管，分別在中、高頻整流快恢復(fù)二極管和肖特基二極管，分別在中、高頻整流和逆變，以及低壓高頻整流的場合，具有不可替代的和逆變，以及低壓高頻整流的場合，具有不可替代的地位。地位。電力二極管及模塊 基本結(jié)構(gòu)和工作原理基本結(jié)構(gòu)和工作原理與信息電子電路中的與信息電子電路中的二極管一樣。二極管一樣。 從外形上看，主要有從外形上看，主要有螺栓型螺栓型和和平板型平板型兩種兩種封裝。封裝。一、結(jié)構(gòu)與伏安特性一、結(jié)構(gòu)與伏安特性AKAKa)IKAPNJb)c)AK陽極陽極陰極陰極1 1、結(jié)構(gòu)和工作原理、結(jié)構(gòu)和工作原理

9、 狀態(tài)狀態(tài)參數(shù)參數(shù)正向?qū)ㄕ驅(qū)ǚ聪蚪刂狗聪蚪刂狗聪驌舸┓聪驌舸╇娏麟娏髡虼笳虼髱缀鯙榱銕缀鯙榱惴聪虼蠓聪虼箅妷弘妷壕S持維持1V1V反向大反向大反向大反向大阻態(tài)阻態(tài)低阻態(tài)低阻態(tài)高阻態(tài)高阻態(tài) 二極管的基本原理就在于二極管的基本原理就在于PN結(jié)的結(jié)的單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦赃@一主要這一主要 特征。特征。 PN結(jié)的狀態(tài)結(jié)的狀態(tài)導(dǎo)通條件：導(dǎo)通條件：在陽極與陰極間加正向電壓在陽極與陰極間加正向電壓關(guān)斷條件：關(guān)斷條件：在陽極與陰極間加反向電壓在陽極與陰極間加反向電壓 PN結(jié)的反向擊穿結(jié)的反向擊穿（兩種形式（兩種形式) PN結(jié)具有一定的反向耐壓能力，但當(dāng)施加的反向電結(jié)具有一定的反向耐壓能力，但當(dāng)施加的反向

10、電壓過大，反向電流將會急劇增大，破壞壓過大，反向電流將會急劇增大，破壞PN結(jié)反向偏置為結(jié)反向偏置為截至的工作狀態(tài)，這就叫截至的工作狀態(tài)，這就叫反向擊穿反向擊穿。雪崩擊穿雪崩擊穿齊納擊穿齊納擊穿均可能導(dǎo)致熱擊穿均可能導(dǎo)致熱擊穿 （1 1）正向?qū)〞r管壓降僅為）正向?qū)〞r管壓降僅為1V1V左右。左右。（2 2）承受反向電壓時，只有微）承受反向電壓時，只有微小而數(shù)值恒定的反向漏電流，小而數(shù)值恒定的反向漏電流，器件處于截止?fàn)顟B(tài)。器件處于截止?fàn)顟B(tài)。（3 3）當(dāng)反向電壓增大到）當(dāng)反向電壓增大到URSM時時將導(dǎo)致二極管發(fā)生擊穿損壞。將導(dǎo)致二極管發(fā)生擊穿損壞。反向重復(fù)峰值電壓反向重復(fù)峰值電壓反向不重復(fù)峰值電壓

11、反向不重復(fù)峰值電壓反向漏電流反向漏電流答：答：用萬用表歐姆檔用萬用表歐姆檔R100檔或檔或R1k檔測量。檔測量。正常狀態(tài)如下：正常狀態(tài)如下：正向?qū)ㄕ驅(qū)ǚ聪蚪刂狗聪蚪刂惯^渡過程中過渡過程中電壓電壓電流電流特性隨時間特性隨時間變化變化電力二極管的動態(tài)狀態(tài)電力二極管的動態(tài)狀態(tài)反映通態(tài)和斷態(tài)之間過程的開關(guān)特性反映通態(tài)和斷態(tài)之間過程的開關(guān)特性二極管的電壓二極管的電壓- -電流特性隨時間變化的（結(jié)電容的存在）電流特性隨時間變化的（結(jié)電容的存在）UFPuiiFuFtfrt02V電力二極管的動態(tài)過程波形電力二極管的動態(tài)過程波形 零偏置轉(zhuǎn)換為正向偏置零偏置轉(zhuǎn)換為正向偏置tfr正向恢復(fù)時間正向恢復(fù)時間1）開

12、通過程）開通過程：正向壓降先出現(xiàn)一個過沖正向壓降先出現(xiàn)一個過沖UFP，經(jīng)過一段時間才趨于接近穩(wěn)，經(jīng)過一段時間才趨于接近穩(wěn)態(tài)壓降的某個值（如態(tài)壓降的某個值（如 2V）。）。正向恢復(fù)時間正向恢復(fù)時間tfr。電流上升率越大，電流上升率越大，UFP越高越高 。IFUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdt 電力二極管的動態(tài)過程波形電力二極管的動態(tài)過程波形 正向偏置轉(zhuǎn)換為反向偏置正向偏置轉(zhuǎn)換為反向偏置 延遲時間：延遲時間：td= t1- t0 電流下降時間：電流下降時間：tf= t2- t1反向恢復(fù)時間：反向恢復(fù)時間：trr= td+ tf 恢復(fù)特性的軟度：下降時間與延恢復(fù)

13、特性的軟度：下降時間與延遲時間遲時間 的比值的比值tf /td，或稱恢復(fù)系，或稱恢復(fù)系數(shù)，用數(shù)，用Sr表示。表示。2） 關(guān)斷過程關(guān)斷過程 須經(jīng)過一段短暫的時須經(jīng)過一段短暫的時間才能重新獲得反向阻間才能重新獲得反向阻斷能力，進入截止?fàn)顟B(tài)斷能力，進入截止?fàn)顟B(tài)。關(guān)斷之前有較大的反。關(guān)斷之前有較大的反向電流出現(xiàn)，并伴隨有向電流出現(xiàn)，并伴隨有明顯的反向電壓過沖。明顯的反向電壓過沖。額定電流額定電流在規(guī)定的環(huán)境溫度和標(biāo)準(zhǔn)散熱在規(guī)定的環(huán)境溫度和標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，元件條件下，元件PNPN結(jié)溫度穩(wěn)定且不超過結(jié)溫度穩(wěn)定且不超過140140時，時，其允許流過的其允許流過的最大工頻正弦半波電流的最大工頻正弦半波電流的平

14、均值平均值。IF 是按照電流的發(fā)熱效應(yīng)來定義的，使用時是按照電流的發(fā)熱效應(yīng)來定義的，使用時應(yīng)按應(yīng)按有效值相等的原則有效值相等的原則來選取電流定額，并來選取電流定額，并應(yīng)留有一定的裕量。應(yīng)留有一定的裕量。1、額定電流、額定電流IF+40 對電力二極管所能重復(fù)施加的反向最高峰值電壓對電力二極管所能重復(fù)施加的反向最高峰值電壓。使用時，應(yīng)當(dāng)留有兩倍的裕量。使用時，應(yīng)當(dāng)留有兩倍的裕量。 3、正向平均壓降、正向平均壓降UF（管壓降）（管壓降）2 2、 反向重復(fù)峰值電壓反向重復(fù)峰值電壓URRM 在規(guī)定環(huán)境溫度和標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，流過穩(wěn)定的額在規(guī)定環(huán)境溫度和標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，流過穩(wěn)定的額定電流時，器件兩端的正向平

15、均電壓（又稱管壓降）。定電流時，器件兩端的正向平均電壓（又稱管壓降）。結(jié)溫是指管芯結(jié)溫是指管芯PN結(jié)的平均溫度，用結(jié)的平均溫度，用TJ表示。表示。TJM是指在是指在PN結(jié)不致?lián)p壞的前提下所能承受結(jié)不致?lián)p壞的前提下所能承受 的最高平均溫度。的最高平均溫度。TJM通常在通常在125175 C范圍之內(nèi)。范圍之內(nèi)。4、最高工作溫度最高工作溫度TJM1 1、參數(shù)選擇、參數(shù)選擇（1 1）額定電流的選擇原則）額定電流的選擇原則在規(guī)定的室溫和冷卻條件下，額定電流按下式計算：在規(guī)定的室溫和冷卻條件下，額定電流按下式計算：(1.52)1.57DMFII然后取相應(yīng)然后取相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)系列值標(biāo)準(zhǔn)系列值。流過二極管的最大流過

16、二極管的最大電流有效值電流有效值選取額定電流為選取額定電流為100A100A的二極管的二極管（2 2）額定電壓的選擇原則）額定電壓的選擇原則URRM=（23）UDM工作電路中，管子承受的最大反向瞬時電壓。工作電路中，管子承受的最大反向瞬時電壓。U UDM DM 然后取相應(yīng)然后取相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)系列值標(biāo)準(zhǔn)系列值。選取額定電壓為選取額定電壓為800V800V的二極管的二極管第第 1 次次 作作 業(yè)（共業(yè)（共3題）題）四、電力二極管的主要類型四、電力二極管的主要類型簡稱快速二極管。簡稱快速二極管。從性能上可分為從性能上可分為快速恢復(fù)快速恢復(fù)和和超快速恢復(fù)超快速恢復(fù)兩個兩個等級。等級。前者前者反向恢復(fù)時間反向

17、恢復(fù)時間為數(shù)百納秒或更長，后者為數(shù)百納秒或更長，后者則在則在100ns以下，甚至達到以下，甚至達到2030ns。肖特基二極管的弱點肖特基二極管的弱點 反向耐壓提高時正向壓降會提高，多用于反向耐壓提高時正向壓降會提高，多用于200V以下。以下。 反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，必須嚴(yán)格地限制其工作溫度。反向穩(wěn)態(tài)損耗不能忽略，必須嚴(yán)格地限制其工作溫度。肖特基二極管的優(yōu)點肖特基二極管的優(yōu)點 反向恢復(fù)時間很短（反向恢復(fù)時間很短（1040ns）。）。 正向恢復(fù)過程中也不會有明顯的電壓過沖。正向恢復(fù)過程中也不會有明顯的電壓過沖。 反向耐壓較低時其正向壓降明顯低于快恢復(fù)二極管。反向耐壓較低時其正向壓降明顯低于快恢復(fù)二

18、極管。 效率高，其開關(guān)損耗和正向?qū)〒p耗都比快速二極管還小。效率高，其開關(guān)損耗和正向?qū)〒p耗都比快速二極管還小。以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢壘為基礎(chǔ)的二極管稱為肖特基勢壘二極管（Schottky Barrier Diode SBD）。常用電力二極管型號及參數(shù)常用電力二極管型號及參數(shù) 1956年美國貝爾實驗室發(fā)明了晶閘管。年美國貝爾實驗室發(fā)明了晶閘管。 1957年美國通用電氣公司開發(fā)出第一只晶閘管產(chǎn)品。年美國通用電氣公司開發(fā)出第一只晶閘管產(chǎn)品。 1958年商業(yè)化。年商業(yè)化。開辟了電力電子技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的嶄新時代。開辟了電力電子技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的嶄新時代。 20世紀(jì)世紀(jì)80年代以來，開

19、始被全控型器件取代。年代以來，開始被全控型器件取代。能承受的電壓和電流容量最高，工作可靠，在大容量的能承受的電壓和電流容量最高，工作可靠，在大容量的場合具有重要地位。場合具有重要地位。（Thyristor）：晶體閘流管，可控硅整流器（Silicon Controlled RectifierSCR）外形有外形有、螺栓螺栓和和平板平板三種封裝。三種封裝。外形結(jié)構(gòu)：外形結(jié)構(gòu)：晶閘管的外形及電氣圖形符號晶閘管的外形及電氣圖形符號有三個聯(lián)接端。有三個聯(lián)接端。螺栓螺栓封裝，通常螺栓是其陽極，能與散熱器緊封裝，通常螺栓是其陽極，能與散熱器緊密聯(lián)接且安裝方便。密聯(lián)接且安裝方便。平板形晶閘管可由兩個散熱器將其夾

20、在中間。平板形晶閘管可由兩個散熱器將其夾在中間。陽極陽極門極門極陰極陰極AKG答：答：塑封形：塑封形：陰極陰極陽極陽極門極門極螺栓形：螺栓形：螺栓為陽極，粗辮子為陰極，螺栓為陽極，粗辮子為陰極，細辮子為門極。細辮子為門極。門極門極晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及等效電路晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及等效電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)：內(nèi)部結(jié)構(gòu)：晶閘管的導(dǎo)通關(guān)斷實驗電路晶閘管的導(dǎo)通關(guān)斷實驗電路晶閘管的導(dǎo)通關(guān)斷實驗電路晶閘管的導(dǎo)通關(guān)斷實驗電路晶閘管的導(dǎo)通關(guān)斷實驗電路晶閘管的導(dǎo)通關(guān)斷實驗電路增大增大R RRPRP阻值阻值必須同時滿足：必須同時滿足：u 在晶閘管陽極和陰極間加正向電壓。在晶閘管陽極和陰極間加正向電壓。u 在晶閘管的門極和陰極間也

21、加正向電壓。在晶閘管的門極和陰極間也加正向電壓。晶閘管導(dǎo)通條件：晶閘管導(dǎo)通條件：使流過晶閘管的陽極電流小于維持電流使流過晶閘管的陽極電流小于維持電流 。晶閘管關(guān)斷條件：晶閘管關(guān)斷條件：例：例： 如圖所示，陽極電源為交流電壓，門極在如圖所示，陽極電源為交流電壓，門極在t1瞬間合上瞬間合上開關(guān)開關(guān)QQ，t t4 4時刻開關(guān)時刻開關(guān)Q Q 斷開，求電阻斷開，求電阻Rd上電壓波形上電壓波形ud。Rd0udtRd總結(jié)：總結(jié)：晶閘管工作原理示意圖111CBOAcIII222CBOKcIIIGAKIII21ccAIII)(121CBO2CBO1G2AIIII11caII22ckII12()10121()gc

22、aIII21121121 ()1121 ()010121()gcaIII陽極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng)。陽極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng)。陽極電壓上升率陽極電壓上升率du/dt過高。過高。結(jié)溫較高。結(jié)溫較高。光觸發(fā)光觸發(fā) 光觸發(fā)可以保證控制電路與主電路之間的良好絕緣光觸發(fā)可以保證控制電路與主電路之間的良好絕緣而應(yīng)用于高壓電力設(shè)備中，稱為而應(yīng)用于高壓電力設(shè)備中，稱為光控晶閘管光控晶閘管（Light Triggered ThyristorLTT）。只有門極觸發(fā)是最精確、迅速而可靠的控制手段只有門極觸發(fā)是最精確、迅速而可靠的控制手段其他幾種可能導(dǎo)通的情況其他幾種可能導(dǎo)通的情況：（1）正

23、向特性（第一象限）正向特性（第一象限） IG=0時，器件兩端施加正向電時，器件兩端施加正向電壓，只有很小的正向漏電流，壓，只有很小的正向漏電流，為正向阻斷狀態(tài)。為正向阻斷狀態(tài)。 硬開通：硬開通： IG=0 ，UAUBO。 隨著門極電流幅值的增大，正隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。向轉(zhuǎn)折電壓降低。導(dǎo)通后晶閘管本身的壓降很小導(dǎo)通后晶閘管本身的壓降很小約為約為1V左右。左右。正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA -IAIAIHIG2IG1IG=0UBOUDSMUDRMURRMURSM晶閘管的陽極伏安特性四、四、 晶閘管的陽極伏安特性晶閘管的陽極伏安特性正向轉(zhuǎn)折電壓正向轉(zhuǎn)折電壓正向斷態(tài)重正向斷態(tài)重復(fù)峰值

24、電壓復(fù)峰值電壓正向斷態(tài)不正向斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓重復(fù)峰值電壓反向阻斷 反向特性類似二極管的反反向特性類似二極管的反向特性。向特性。 反向阻斷狀態(tài)時，只有極反向阻斷狀態(tài)時，只有極小的反向漏電流流過。小的反向漏電流流過。 當(dāng)反向電壓達到反向轉(zhuǎn)折當(dāng)反向電壓達到反向轉(zhuǎn)折（擊穿）電壓（擊穿）電壓U URORO后，可后，可能導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。能導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。（2）反向特性（第三象限）反向特性（第三象限）正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA -IAIAIHIG2IG1IG=0UBOUDSMUDRMURRMURSM晶閘管的陽極伏安特性反向轉(zhuǎn)折電壓反向轉(zhuǎn)折電壓反向斷態(tài)重反向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓復(fù)峰值電壓反向斷態(tài)不反向斷態(tài)

25、不重復(fù)峰值電壓重復(fù)峰值電壓URO反向阻斷1) 開通過程 延遲時間延遲時間td (0.51.5 s) 上升時間上升時間tr (0.53 s)開通時間開通時間tgt以上兩者之和， tgt=td+ tr100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiA2) 關(guān)斷過程 反向阻斷恢復(fù)時間反向阻斷恢復(fù)時間trr 正向阻斷恢復(fù)時間正向阻斷恢復(fù)時間tgr 關(guān)斷時間關(guān)斷時間t tq以上兩者之和tq=trr+tgr 普通晶閘管的關(guān)斷時間約幾百微秒（3）動態(tài)特性）動態(tài)特性晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形第第 2 2 次次 作作 業(yè)業(yè) （共（共1 1題）題）例：怎樣簡單鑒別晶閘管的好壞？例：怎樣簡單鑒

26、別晶閘管的好壞？ 答：答：方法一：方法一：可用萬用表測量晶閘管三個極間的電阻?？捎萌f用表測量晶閘管三個極間的電阻。 在測在測G-K間的電阻時，不能使用萬用表的高阻檔間的電阻時，不能使用萬用表的高阻檔（10K檔），以防萬用表內(nèi)高壓電池?fù)舸╅T極的檔），以防萬用表內(nèi)高壓電池?fù)舸╅T極的PN結(jié)。結(jié)。方法二：方法二：用如圖所示的線路。用如圖所示的線路。1 1）將開關(guān)）將開關(guān)QQ1 1、 QQ2 2閉合：如燈泡亮，則說明晶閘管可閉合：如燈泡亮，則說明晶閘管可以正常導(dǎo)通。以正常導(dǎo)通。2 2）將開關(guān)）將開關(guān)QQ1 1斷開：如燈泡熄滅，則說明晶閘管可以斷開：如燈泡熄滅，則說明晶閘管可以正常關(guān)斷。正常關(guān)斷。五五 、

27、晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù)正向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓正向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM 在門極斷路而結(jié)溫為額定在門極斷路而結(jié)溫為額定值時，允許重復(fù)加在器件上的正向值時，允許重復(fù)加在器件上的正向峰值電壓。峰值電壓。反向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓反向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓URRM 在門極斷路而結(jié)溫為額定在門極斷路而結(jié)溫為額定值時，允許重復(fù)加在器件上的反向值時，允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。峰值電壓。1 、額定電壓額定電壓UTn正向斷態(tài)重正向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓復(fù)峰值電壓反向斷態(tài)重反向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓復(fù)峰值電壓通常采用晶閘管通常采用晶閘管UDRM和和URRM中較小的值，中較小的值，取整后作為該器件的額定電壓。取整后作為該

28、器件的額定電壓。選用時，一般取額定電壓為實際工作時晶閘選用時，一般取額定電壓為實際工作時晶閘管所承受峰值電壓管所承受峰值電壓23倍。即：倍。即： UTn=（23）UTM 然后取相應(yīng)的然后取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級標(biāo)準(zhǔn)電壓等級。使用注意：使用注意：晶閘管承受晶閘管承受的最大電壓的最大電壓 在環(huán)境溫度為在環(huán)境溫度為40 C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，結(jié)溫和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，結(jié)溫穩(wěn)定且不超過額定結(jié)溫時，在帶穩(wěn)定且不超過額定結(jié)溫時，在帶電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載，導(dǎo)通角不，導(dǎo)通角不小于小于170170的的單相工頻正弦半波電路單相工頻正弦半波電路中，所允許流過的最中，所允許流過的最大大通態(tài)通態(tài)平均平均電流電流。 2. 2.

29、 額定電流額定電流I IT T（AVAV）波形系數(shù)：波形系數(shù)：某電流波形的有效值與平均值之比某電流波形的有效值與平均值之比 。dfIIK mmAVTIttdII)(sin210)(201(sin)()22mTmIIItdt()1.572TfT AVIKI單相工頻正弦半波電流波形：單相工頻正弦半波電流波形：如如()100T AVIA則其額定電流有效值為則其額定電流有效值為157A157A的晶閘管的晶閘管例：例：圖中表示流過晶閘管的電流波形，其最大值圖中表示流過晶閘管的電流波形，其最大值 均為均為I Imm。試計算各電流的平均值和電流的有。試計算各電流的平均值和電流的有 效值及波形系數(shù)。效值及波形

30、系數(shù)。 ()100T AVIAa）mmdIttdII2)(sin1012)()sin(1021mmItdtII111.112 2fdIKIb）4)(212/02mmdItdII2)(212/022mmItdII222dfIIK如如 根據(jù)有效值相等的原則根據(jù)有效值相等的原則其允許流過的最大電流平均值為：其允許流過的最大電流平均值為：100 1.57141.41.11dVIA100 1.5778.52dVIA實際使用時應(yīng)按實際使用時應(yīng)按有效值相等有效值相等的原則來選取晶閘管。的原則來選取晶閘管。首先求出實際流過晶閘管最大電流有效值首先求出實際流過晶閘管最大電流有效值IT。按照有效值相等的原則，求出

31、流過晶閘管的按照有效值相等的原則，求出流過晶閘管的IT(AV)。選用時應(yīng)考慮（選用時應(yīng)考慮（1.52）倍裕量，即：）倍裕量，即：然后根據(jù)晶閘管的額定電流標(biāo)值選取（應(yīng)選大于計然后根據(jù)晶閘管的額定電流標(biāo)值選?。☉?yīng)選大于計算得到算得到IT(AV)的標(biāo)值）。的標(biāo)值）。()(1.52)1.57TT AVII3 3、通態(tài)平均電壓、通態(tài)平均電壓U UT T（AVAV）（管壓降）（管壓降） 在規(guī)定的環(huán)境溫度、標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，器件在規(guī)定的環(huán)境溫度、標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，器件流過正弦半波額定電流時，陽極與陰極之間電壓流過正弦半波額定電流時，陽極與陰極之間電壓降的平均值。降的平均值。 當(dāng)額定電流大小相同時，管壓降越小，當(dāng)

32、額定電流大小相同時，管壓降越小，則管子的質(zhì)量越好。則管子的質(zhì)量越好。晶閘管的型號晶閘管的型號 K P 通態(tài)平均電壓組別（管壓降）通態(tài)平均電壓組別（管壓降）小于小于100A可可不標(biāo)不標(biāo)額定電壓等級額定電壓等級額定電流系列額定電流系列普通型普通型K快速型；S雙向型N逆導(dǎo)型；G可關(guān)斷型表示晶閘管表示晶閘管Z表示整流二極管例：例：KP100-12G管壓降為管壓降為1V4 4、其他參數(shù)、其他參數(shù) 在室溫下且門極開路時，晶閘管中的電在室溫下且門極開路時，晶閘管中的電流從較大的通態(tài)電流開始下降，當(dāng)降至剛好能維持流從較大的通態(tài)電流開始下降，當(dāng)降至剛好能維持導(dǎo)通時所需的最小陽極電流。導(dǎo)通時所需的最小陽極電流。

33、維持電流與器件容量、結(jié)溫有關(guān)。維持電流與器件容量、結(jié)溫有關(guān)。u器件的額定電流越大，維持電流越大。器件的額定電流越大，維持電流越大。u結(jié)溫越低維持電流越大。結(jié)溫越低維持電流越大。 晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后，號后， 能維持導(dǎo)通所需的最小陽極電流。能維持導(dǎo)通所需的最小陽極電流。 對同一晶閘管來說，通常對同一晶閘管來說，通常I IL L約為約為I IH H的的2 24 4倍。倍。維持電流與擎住電流的區(qū)別。維持電流與擎住電流的區(qū)別。a）3100250 10dEImAR 小于維持電流，因此不合理。小于維持電流，因此不合理。b）2202210dUIAR2222

34、0311TMUUV 超過額定值，因此不合理。超過額定值，因此不合理。c）1501501dEIAR晶閘管允許流過的最大電流有效值為晶閘管允許流過的最大電流有效值為 1001001.57=1571.57=157A A晶閘管的額定電壓為晶閘管的額定電壓為300V150V300V150V即用在此電路中是合理的。即用在此電路中是合理的。 習(xí)題習(xí)題3 3（P18P18）：型號為）：型號為KP100KP1003 3、維持電流、維持電流I IH H4mA4mA晶閘管晶閘管使用在下圖的電路中是否合理？為什么？（不考慮裕量）使用在下圖的電路中是否合理？為什么？（不考慮裕量）（3）斷態(tài)電壓臨界上升率斷態(tài)電壓臨界上升

35、率 du/dt 指在額定結(jié)溫和門極開路的情況下，不使指在額定結(jié)溫和門極開路的情況下，不使器件從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的陽極電壓最大上升率。器件從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的陽極電壓最大上升率。 注意：注意：電壓上升率過大，就會使晶閘管誤導(dǎo)通電壓上升率過大，就會使晶閘管誤導(dǎo)通 。（4）通態(tài)電流臨界上升率通態(tài)電流臨界上升率di/dt 指在規(guī)定條件下，晶閘管能承受而無有害影指在規(guī)定條件下，晶閘管能承受而無有害影響的最大通態(tài)電流上升率。響的最大通態(tài)電流上升率。 第第 3 次次 作作 業(yè)（共業(yè)（共2 2題）題）門極觸發(fā)電流門極觸發(fā)電流在室溫下，晶閘管施加在室溫下，晶閘管施加6V正向陽極電壓時，正向陽極電壓時， 使元件完全開

36、通所必須的最小門極電流。使元件完全開通所必須的最小門極電流。門極觸發(fā)電壓門極觸發(fā)電壓與門極觸發(fā)電流相對應(yīng)的門極電壓。與門極觸發(fā)電流相對應(yīng)的門極電壓。（1 1）同一型號的晶閘管，門極特性的差異很大。）同一型號的晶閘管，門極特性的差異很大。因此對不同系列的元件都規(guī)定了最大與最小觸發(fā)電因此對不同系列的元件都規(guī)定了最大與最小觸發(fā)電壓、電流值。壓、電流值。例如例如: 額定電流額定電流100A的晶閘管，觸發(fā)電壓、電流分別不應(yīng)超的晶閘管，觸發(fā)電壓、電流分別不應(yīng)超過過4V/ 250mA，也不應(yīng)小于，也不應(yīng)小于0.15V、1mA。 （2 2）觸發(fā)電流、觸發(fā)電壓受溫度的影響很大。）觸發(fā)電流、觸發(fā)電壓受溫度的影響很

37、大。溫度升高：觸發(fā)電流、觸發(fā)電壓值會顯著降低溫度升高：觸發(fā)電流、觸發(fā)電壓值會顯著降低溫度降低：觸發(fā)電流、觸發(fā)電壓值又會增大溫度降低：觸發(fā)電流、觸發(fā)電壓值又會增大使用時晶閘管的門極觸發(fā)脈沖不應(yīng)超過以上數(shù)值。使用時晶閘管的門極觸發(fā)脈沖不應(yīng)超過以上數(shù)值。例：例：（1 1）在夏天，工作正常的晶閘管裝置到冬天變在夏天，工作正常的晶閘管裝置到冬天變得不可靠了，可能是什么原因？得不可靠了，可能是什么原因？（2 2）冬天工作正常，夏天工作不正常又可能是什么）冬天工作正常，夏天工作不正常又可能是什么原因？原因？（2 2）原因：）原因：l 晶閘管的維持電流變小，冬天勉強能關(guān)斷，到晶閘管的維持電流變小，冬天勉強能關(guān)斷，到了夏天不容易關(guān)斷。了夏天不容易關(guān)斷。l 選用的晶閘管電壓偏低，到了夏天，管子的轉(zhuǎn)選用的晶閘管電壓偏低，到了夏天，管子的轉(zhuǎn)折電壓與擊穿電壓值下降，造成了折電壓與擊穿電壓值下降，造成了“硬開通硬開通”或或擊穿。擊穿。l U UGTGT和和I IGTGT降低，容易造成晶閘管誤觸發(fā)。降低，容易造成晶閘管誤觸發(fā)。解決辦法：解決辦法：加強冷卻或降低定額使用。