電子技術(shù)基礎(chǔ)第六章晶閘管課件

11概述2晶閘管的工作原理3幾種常用的晶體管晶閘管2

6.1概述晶閘管（Thyristor）：晶體閘流管，可控硅整流器（SiliconControlledRectifier——SCR）1956年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶閘管1957年美國(guó)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(shí)代，使半導(dǎo)體器件的應(yīng)用由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代以來，開始被全控型器件取代3KP平板型普通可控硅（晶閘管）(200A-5000A)

KK平板型快速可控硅（晶閘管)(5A-3000A)

5MTC普通可控硅模塊(水冷/風(fēng)冷）(25A-1000A)

6ZP螺旋型普通整流管(5A-500A)

KP螺旋型普通晶閘管(5A-500A)

76.2.1晶閘管的工作原理A（陽(yáng)極）K(陰極)G（門極）PNPNAKG9PNPNKGA（陽(yáng)極）單向可控硅的GK結(jié)是1個(gè)二極管所以GK之間存在單向?qū)щ娦?，且正向電阻幾百到幾千歐，反向電阻∞。10思考：若GK正向電阻為∞，反向電阻仍然為∞，GK之間是否開路了？PNPNKGA答案：是！說明：可控硅損壞。11思考：若AG之間電阻約為0歐或AK之間電阻仍然約為0歐，是否可以說明AG或AK被擊穿了？答案：是說明：可控硅損壞。PNPNAKG13P1P2N1N2K

GA晶閘管相當(dāng)于PNP和NPN型兩個(gè)晶體管的組合KAT2T1+_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGP1P2N1N2N1P2AGK14

T1T2AKGEA>0、EG>0EGEA+_R15實(shí)驗(yàn)順序?qū)嶒?yàn)前燈的情況實(shí)驗(yàn)時(shí)晶閘管條件實(shí)驗(yàn)后燈的情況結(jié)論陽(yáng)極電壓UA門極電壓UG導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)1暗反向反向暗晶閘管在反向陽(yáng)極電壓作用下，不論門極為何電壓，它都處于關(guān)斷狀態(tài)。2暗反向零暗3暗反向正向暗1暗正向反向暗晶閘管在正向陽(yáng)極電壓與正向門極電壓的共同作用下，才能導(dǎo)通。2暗正向零暗3暗正向正向亮關(guān)斷實(shí)驗(yàn)1亮正向正向亮已導(dǎo)通的晶閘管在正向陽(yáng)極作用下，門極失去控制作用。2亮正向零亮3亮正向反向亮4亮正向（逐漸減小到接近于零）任意暗晶閘管在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，當(dāng)陽(yáng)極電壓減小到接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。17晶閘管正常導(dǎo)通的條件：1）晶閘管陽(yáng)極和陰極之間施加正向陽(yáng)極電壓，UAK>02）晶閘管門極和陰極之間必須施加適當(dāng)?shù)恼蛎}沖電壓和電流，UGK>0晶閘管導(dǎo)通后，控制極便失去作用。依靠正反饋，晶閘管仍可維持導(dǎo)通狀態(tài)。維持晶閘管導(dǎo)通的條件：保持流過晶閘管的陽(yáng)極電流在其維持電流以上186.2.2晶閘管關(guān)斷的條件晶閘管的關(guān)斷：只需將流過晶閘管的電流減小到其維持電流以下，可采用：

陽(yáng)極電壓反向減小陽(yáng)極電壓增大回路阻抗

19正向特性IG=0時(shí)，器件兩端施加正向電壓，只有很小的正向漏電流，正向阻斷狀態(tài)。正向電壓超過正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo，則漏電流急劇增大，器件開通。隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。晶閘管的伏安特性(IG2>IG1>IG)21晶閘管的伏安特性2)反向特性施加反向電壓時(shí)，伏安特性類似二極管的反向特性。反向阻斷狀態(tài)時(shí)，只有極小的反相漏電流流過。當(dāng)反向電壓達(dá)到反向擊穿電壓后，可能導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。221正向重復(fù)峰值電壓晶閘管控制極開路且正向阻斷情況下,允許重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓。一般取UFRM=80%UB0

。普通晶閘管UFRM

為100V-3000V6.2.4晶閘管的主要參數(shù)233額定正向平均電流環(huán)境溫度為40C及標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，晶閘管處于全導(dǎo)通時(shí)可以連續(xù)通過的工頻正弦半波電流的平均值。如果正弦半波電流的最大值為Im,則普通晶閘管IF為1A—1000A。254維持電流IH在規(guī)定的環(huán)境和控制極斷路時(shí)，晶閘管維持導(dǎo)通狀態(tài)所必須的最小電流。一般IH為幾十~一百多毫安。265通態(tài)平均電壓（管壓降）UF在規(guī)定的條件下，通過正弦半波平均電流時(shí)，晶閘管陽(yáng)、陰極間的電壓平均值。一般為1V左右。276.2.5晶閘管的型號(hào)、選擇原則1普通晶閘管的型號(hào)29組別ABCDE通態(tài)平均電壓（V）UT≤0.40.4＜UT≤0.50.5＜UT≤0.60.6＜UT≤0.70.7＜UT≤0.8組別FGHI通態(tài)平均電壓（V）0.8＜UT≤0.90.9＜UT≤1.01.0＜UT≤1.11.1＜UT≤1.2晶閘管通態(tài)平均電壓分組

30（1）選擇額定電流的原則在規(guī)定的室溫和冷卻條件下，只要所選管子的額定電流有效值大于等于管子在電路中實(shí)際可能通過的最大電流有效值即可。考慮元件的過載能力，實(shí)際選擇時(shí)應(yīng)有1.5~2倍的安全裕量。計(jì)算公式為：2普通晶閘管的選擇原則31選擇普通晶閘管額定電壓的原則應(yīng)為管子在所工作的電路中可能承受的最大反向瞬時(shí)值電壓的2~3倍，即（2）選擇額定電壓的原則2普通晶閘管的選擇原則321雙向晶閘管雙向晶閘管從結(jié)構(gòu)和特性來說，都可以看成是一對(duì)反向并聯(lián)的普通晶閘管。在主電極的正、反兩個(gè)方向均可用交流或直流電流觸發(fā)導(dǎo)通。6.3.1幾種常用的晶體管3334雙向晶閘管在第Ⅰ和第Ⅲ象限有對(duì)稱的伏安特性。35雙向晶閘管的型號(hào)：36可控硅調(diào)光電路電位器POT1和電阻R1、R2與電容C2構(gòu)成移相觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)C2的端電壓上升到雙向觸發(fā)二極管D1的阻斷電壓時(shí)，D1擊穿，雙向可控硅TRIAC被觸發(fā)導(dǎo)通，燈泡點(diǎn)亮。調(diào)節(jié)POT1可改變C2的充電時(shí)間常數(shù)，改變了流過燈泡的電流，結(jié)果使得白熾燈的亮度隨著POT1的調(diào)節(jié)而變化372高頻晶閘管和快速晶閘管快速晶閘管和高頻晶閘管與普通晶閘管沒有本質(zhì)的區(qū)別，只是導(dǎo)通與關(guān)斷的轉(zhuǎn)換速度較快，并且高頻晶閘管的工作頻率較高。典型應(yīng)用有：逆變器、斬波器、感應(yīng)加熱、各種類型的強(qiáng)迫換流器、電焊機(jī)等。383可關(guān)斷晶閘管可關(guān)斷晶閘管（GTO）的3個(gè)電極也稱為陽(yáng)極、陰極和控制極，其特點(diǎn)是：在陽(yáng)極與陰極之間加正向電壓，同時(shí)門極與陰極之間有正向觸發(fā)電壓時(shí)，才導(dǎo)通；一旦導(dǎo)通之后，即使撤銷門極觸發(fā)電壓也不影響其導(dǎo)通；與普通晶閘管不同的是，在門極加負(fù)電壓時(shí)就可關(guān)斷導(dǎo)通的晶閘管。可關(guān)斷晶閘管的應(yīng)用與普通晶閘管類似。典型應(yīng)用有：交直流開關(guān)、交直流電機(jī)控制、逆變器、變頻器、UPS電源等。396.3.2晶閘管的典型電路單只晶閘管交流調(diào)壓電路40

如圖所示電路的工作過程為：4只整流二極管將輸入的正弦交流電變換為單方向脈動(dòng)的直流電加