2晶闸管
晶闸管工作原理
晶闸管工作原理晶闸管是一种电子器件，常用于电力控制和电能变换领域。
它是一种双向可控硅，具有开关功能，能够控制电流的流动。
晶闸管的工作原理涉及到PN结、触发、导通和关断等过程。
1. PN结晶闸管由P型半导体和N型半导体构成的PN结组成。
在PN结上加之一个正向偏置电压时，会形成一个导电通道，电流可以流过。
而在反向偏置电压下，PN结会处于截止状态，电流无法通过。
2. 触发为了使晶闸管导通，需要对其进行触发。
触发电压可以通过控制电路提供。
当触发电压达到一定阈值时，晶闸管将开始导通。
3. 导通一旦晶闸管被触发，它将进入导通状态。
在导通状态下，晶闸管的正向电压降低，内部电流开始流动。
晶闸管的导通状态可以持续，直到电流降至零或者施加反向电压。
4. 关断要使晶闸管关断，需要通过控制电路施加一个关断电压。
当关断电压施加到晶闸管上时，PN结会进入截止状态，电流无法通过，晶闸管将住手导通。
晶闸管的工作原理可以总结为：通过控制电路对晶闸管施加触发电压，使其进入导通状态；通过施加关断电压，使其住手导通。
晶闸管的导通和关断状态可以通过外部控制，实现对电流的控制和变换。
晶闸管具有许多优点，例如响应速度快、可靠性高、功率损耗小等。
它在电力控制领域广泛应用，如交流电调压、交流电调速、交流电变频等。
同时，晶闸管还可以用于电力系统的保护和控制，如过电流保护、短路保护等。
总结起来，晶闸管是一种双向可控硅，通过控制电路对其施加触发和关断电压，实现对电流的控制和变换。
它在电力控制和电能变换领域具有重要的应用价值。
晶闸管二极管主要参数及其含义
晶闸管二极管主要参数及其含义IEC标准中用来表征晶闸管二极管性能特点的参数有数十项但用户经常用到的有十项左右本文就晶闸管二极管的主要参数做一简单介绍1、正向平均电流IF(AV)(整流管)通态平均电流IT(AV)(晶闸管)是指在规定的散热器温度THS 或管壳温度 TC时,允许流过器件的最大正弦半波电流平均值此时器件的结温已达到其最高允许温度Tjm仪元公司产品手册中均给出了相应通态电流对应的散热器温度THS 或管壳温度 TC值用户使用中应根据实际通态电流和散热条件来选择合适型号的器件2、正向方均根电流IFRMS(整流管)通态方均根电流ITRMS(晶闸管)是指在规定的散热器温度THS 或管壳温度 TC时,允许流过器件的最大有效电流值用户在使用中须保证在任何条件下流过器件的电流有效值不超过对应壳温下的方均根电流值3、浪涌电流IFSM (整流管)ITSM(晶闸管)表示工作在异常情况下器件能承受的瞬时最大过载电流值用10ms底宽正弦半波峰值表示仪元公司在产品手册中给出的浪涌电流值是在器件处于最高允许结温下施加80% VRRM条件下的测试值器件在寿命期内能承受浪涌电流的次数是有限的用户在使用中应尽量避免出现过载现象4、断态不重复峰值电压VDSM反向不重复峰值电压VRSM指晶闸管或整流二极管处于阻断状态时能承受的最大转折电压一般用单脉冲测试防止器件损坏用户在测试或使用中应禁止给器件施加该电压值以免损坏器件5、断态重复峰值电压VDRM反向重复峰值电压VRRM是指器件处于阻断状态时断态和反向所能承受的最大重复峰值电压一般取器件不重复电压的90%标注高压器件取不重复电压减100V标注用户在使用中须保证在任何情况下均不应让器件承受的实际电压超过其断态和反向重复峰值电压6、断态重复峰值漏电流IDRM反向重复峰值漏电流IRRM为晶闸管在阻断状态下承受断态重复峰值电压VDRM 和反向重复峰值电压VRRM时流过元件的正反向峰值漏电流该参数在器件允许工作的最高结温Tjm下测出7、通态峰值电压VTM(晶闸管)正向峰值电压VFM(整流管)指器件通过规定正向峰值电流IFM (整流管)或通态峰值电流ITM(晶闸管)时的峰值电压也称峰值压降该参数直接反映了器件的通态损耗特性影响着器件的通态电流额定能力点图进入相册点图进入相册点图进入相册点图进入相册点图进入相册。
晶闸管
峰值电压。
反向重复峰值电压URRM
——在门极断路而结温为额定值 时，允许重复加在器件上的反向 峰值电压。
2）额定电流 通态平均电流 IT(AV）
——在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温 不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的 平均值。标称其额定电流的参数。 ——使用时应按有效值相等的原则来选取晶闸管。
1-20
3、型号KP100-3、维持电流 IH=4mA的晶闸管，使用在下图 中是否合理？为什么？(不考虑裕 量）
(1)
(2)
1-21
(3)
1-22
1-13
4）其他参数
（1）维持电流 IH ——使晶闸管维持导通所必需的最小电流。 （2）擎住电流 IL ——晶闸管刚从断态转入通态并移除触发 信号后， 能维持导通所需的最小电流。 对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的2~4 倍。 （3）浪涌电流ITSM ——指由于电路异常情况引起的并使结温 超过额定结温的不重复性最大正向过载电 流。 （4）门极触发电流IGT/触发电压UGT
2.2
半控器件—晶闸管· 引言
晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流 器（Silicon Controlled Rectifier——SCR）
1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管。 1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。 1958年商业化。 开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代。 20世纪80年代以来，开始被全控型器件取代。 能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量 的场合具有重要地位。
雪崩 击穿
-IA
图1-8 晶闸管的伏安特性
IG2>IG1>IG
（2）反向特性
反向特性类似二极管的反 向特性。 反向阻断状态时，只有极 小的反相漏电流流过。 当反向电压达到反向击穿
晶闸管的三种换相方式 -回复
晶闸管的三种换相方式-回复晶闸管的三种换相方式是全波换相、半波换相和无火换相。
在下面的文章中，我将详细解释这三种换相方式的工作原理、优缺点以及应用。
1. 全波换相：全波换相是通过两个晶闸管交替导通实现的。
当一个晶闸管导通时，另一个晶闸管截止，从而实现了电流的单向流动。
换相电路如图所示。
全波换相电路的工作过程如下：首先，交流电源通过一个变压器提供给两个晶闸管，变压器将交流电压转换为所需的电压。
晶闸管的控制电压由触发器产生，触发器会根据输入信号的相位控制晶闸管的导通。
当输入信号与控制电压同相时，触发器将一个晶闸管导通，使电流通过该晶闸管，而另一个晶闸管则截止，电源的正半周电压将由该晶闸管输出。
当输入信号与控制电压反相时，触发器将另一个晶闸管导通，实现电流的反向流动，电源的负半周电压将由该晶闸管输出。
通过交替导通的方式，实现了交流电压向直流电压的转换。
全波换相的优点是换相时没有间断，电源电压的纹波较小，使得输出电压的稳定性较好。
然而，由于全波换相需要两个晶闸管，所以设备成本较高。
此外，全波换相的换相速度相对较慢，不适合高速交流电路的应用。
2. 半波换相：半波换相是通过一个晶闸管实现的。
与全波换相不同的是，半波换相只在一个半周的电压周期内导通。
半波换相电路的工作过程如下：与全波换相类似，半波换相电路也使用变压器将交流电压转换为所需的电压，并通过触发器控制晶闸管的导通。
当输入信号与控制电压同相时，触发器导通晶闸管，使电流通过。
由于控制信号是脉冲状的，晶闸管只能导通一小段时间，因此只有一个半周的交流电压能够通过晶闸管输出。
当信号反相时，晶闸管截止，电流通过外部电阻等支路绕过晶闸管。
半波换相的优点是设备成本较低，只需要一个晶闸管。
然而，半波换相的缺点是换相间断，导致输出电压的纹波较大，稳定性较差。
此外，由于只有一个半周的电压能够通过晶闸管输出，所以输出功率较低。
3. 无火换相：无火换相是一种无电阻换相方式，通过控制晶闸管的触发角来实现电压的换相。
晶闸管开关工作原理
晶闸管开关工作原理
一、晶闸管结构
晶闸管是一种半导体器件，由三个PN结组成，具有单向导电性。
其结构类似于二极管，但具有更高的耐压和电流容量。
晶闸管的主要类型有单向晶闸管和双向晶闸管。
二、触发电压控制
晶闸管的导通和关断需要一定的触发电压。
当施加正向电压时，晶闸管内部的PN结形成正向偏置，使得电流能够通过。
当施加反向电压时，晶闸管内部的PN结形成反向偏置，阻止电流通过。
因此，通过控制触发电压的大小和方向，可以控制晶闸管的导通和关断。
三、电流控制
晶闸管的导通电流受到其内部PN结的限制。
当电流超过一定值时，晶闸管会进入饱和区，导致电流不再增加。
因此，通过控制晶闸管的导通电流，可以实现对电路的精确控制。
四、温度稳定性
晶闸管的性能受温度影响较小。
在一定的工作温度范围内，晶闸管的触发电压和导通电流的稳定性较好。
因此，在高温环境下使用晶闸管时，其性能仍然能够保持稳定。
五、抗干扰能力
晶闸管具有较强的抗干扰能力。
在电路中，由于各种因素的影响，可能会产生干扰信号。
但是，由于晶闸管的单向导电性和触发电压的控制特性，其抗干扰能力较强，能够保证电路的稳定运行。
总之，晶闸管开关工作原理主要涉及到其结构、触发电压控制、电流控制、温度稳定性和抗干扰能力等方面。
通过对这些方面的了解和掌握，可以更好地应用晶闸管开关实现电路的控制和保护功能。
晶闸管的电气符号
晶闸管的电气符号
晶闸管的电气符号如下：
1.单向晶闸管：由一只二极管和一只光敏三极管（或光敏双向二极
管）组成，它的文字符号是“VS”。
2.双向晶闸管：在单向晶闸管的基础上，增加了一个主电极而不再
需要触发二极管，其文字符号也是“VS”。
3.光控晶闸管：与单向晶闸管相同，只是触发方式采用光触发，其
文字符号也是“VS”。
此外，场效应管的符号是VT，也表示晶闸管。
其中，VT1表示N沟道结型场效应管，VT2表示N沟道增强型绝缘栅场效应管，VT3表示P沟道耗尽型绝缘栅场效应管。
晶闸管如何关断,双向晶闸管关断条件
晶闸管如何关断,双向晶闸管关断条件
晶闸管如何关断,双向晶闸管关断条件
双向晶闸管导通条件：一是晶闸管（可控硅）阳极与阴极间加正向电压，二是控制极也要加正向电压。
两个条件具备，晶闸管（可控硅）才会处于导通。
晶闸管（可控硅）一旦导通后，即使降低控制极电压或去掉控制极电压，晶闸管（可控硅）仍然导通。
双向晶闸管（可控硅）关断条件：降低或去掉加在晶闸管（可控硅）阳极至阴极的正向电压，使阳极电流小于最小维持电流以下。
1.晶闸管的导通条件
（1）闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。
门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流IL以上。
导通后的晶闸管管压降很小，使导通了的晶闸管关断的条件是使流过晶闸管的电流减小至一个小的数值，即维持电流IH一下。
（2）闸管导通的方法如下：
1）减小正向阳极电压至一个数值一下，或加反向阳极电压；
2）增加负载回路中的电阻。
2.晶闸管的关断的条件
（1）闸管关断的条件是：使主端子间的正向电流小于维持电流。
（2）晶闸管的关断方法有：
1）减小主端子A、K之间之间的正向电压，直至为零，或加反向电压；
2）利用储能电路强迫关断。
2晶闸管的认识(1)
平板式晶闸管
平板式晶闸管加装散热器
螺旋式晶闸管
优点：拆装简单，器件维修更换方便。
缺点：散热效果一般、功率不大（额定电流200A以下）。
晶闸管的内部结构
晶闸管内部是由P1-N1-P2-N2四层半导体构成，两 个三极管或三个二极管的复合。
晶闸管的工作原理
主电路：A极与 K极之间所对应的电路。 触发电路：G极与 K极之间所对应的电路。
测量结果： rGK和rKG均很小、几十Ω ~几百Ω，但rGK≤rKG 。
步骤二 测量阳极与阴极之间的电阻
R×1kΩ 挡测量
测量结果：rAK和rKA均很大、几十kΩ ~几百kΩ。
电珠测试法
控制开关K的通断，观察指示灯HL的状ny slogan
3
4
晶闸管的外部结构
晶闸管是三端半 导体器件，具有三个 电极。 安装散热器使用
晶闸管的外部结构
外形分类：塑封式、螺旋式、平板式。
塑封式晶闸管
由于散热条件有限，功率都比较小，额定 电流通常在20A以下。
平板式晶闸管
优点：散热效果好、功率大（额定电流200A以上）。 缺点：拆装麻烦，器件维修更换不方便。
晶闸管的认识（1）
什么是晶闸管
名称：硅晶体闸流管，也称SCR。
性质：半导体型功率器件。
作用：作为开关使用。 晶闸管的优点：反应快、无触点、无火花、无噪 声、效率高、成本低等。
晶闸管的缺点：过载能力差、容易受干扰等。
晶闸管外形图片
晶闸管的认识
1 2
晶闸管的外部结构 晶闸管的内部结构 晶闸管的工作原理 晶闸管的测量
晶闸管的导通、关断条件
导通条件： 正向阳极电压 UA＞ 0
双向晶闸管原理
双向晶闸管原理双向晶闸管原理双向晶闸管是一种常用的半导体元件，主要是为了控制交流电源的电流和电压。
那么，双向晶闸管到底是什么？它的原理是什么呢？一、双向晶闸管的概述双向晶闸管（Bilateral Switch）是一种半双波整流电路中广泛使用的电子器件。
它同样可以控制交流电流流动的方向并且具有晶闸管的所有功能，所以又被称为双向晶闸管。
它是由两个晶闸管结构互相串联构成。
其中一个晶闸管用于控制正半周，另一个晶闸管则用于控制负半周。
二、双向晶闸管的结构双向晶闸管的结构如下：1. P1N1P2N2型：P区和N区都分成两部分，并分别用一根直线连接在一起。
2. P1N1P2N2型：P区和N区都分成两部分，但是用一个金属环来连接。
这两种结构的双向晶闸管具有相同的性质。
三、双向晶闸管的工作原理双向晶闸管的工作原理可以用以下几种形式来解释：1. 双向晶闸管的工作原理与晶闸管相同，但是它可以控制正负电压。
2. 双向晶闸管的工作原理可以看作是两个并联的晶闸管，其中一个控制正半周，而另一个则控制负半周。
3. 双向晶闸管的工作原理可以看作是一个三个极的晶体管，其中两个副极分别连接在另外两个极上。
四、双向晶闸管的特性与单向晶闸管相比，双向晶闸管具有以下几种特性：1. 双向晶闸管可以控制正负电压，这意味着在交流电源中，他可以对电流和电压进行控制。
2. 双向晶闸管可以承受高于100V的电压。
3. 双向晶闸管的开关速度很快，并且具有较低的导通电阻。
4. 在电荷注入时，双向晶闸管的功耗相对较低。
五、总结双向晶闸管作为一种常用的半导体元件，可以控制交流电源的电流和电压，并且具有晶闸管的所有功能。
它的结构和工作原理与晶闸管相似，但是可以控制交流电源，具有较低的功耗和导通电阻，因此在电力控制等方面有广泛的应用。
晶闸管的原理、特性、主要参数及测试方法
晶闸管的原理、特性、主要参数及测试方法1.1 晶闸管晶闸管（Thyristor）是硅晶体闸流管的简称，也称为可控硅SCR（Semiconductor Control Rectifier）。
晶闸管作为大功率的半导体器件，只要用几十至几百毫安的电流就可以控制几百至几千安的大电流，实现了弱电对强电的控制。
1.1.1 晶闸管的结构晶闸管是四层（P1N1P2N2）三端（阳极A、阴极K、门极G）器件，其内部结构和等效电路如图1-1所示。
图1-1 晶闸管的内部结构和等效电路晶闸管的符号及外形如图1-2所示，图1-2（a）为晶闸管的符号，图1-2（b）为晶闸管的外形。
晶闸管的类型大致有4种：塑封型、螺栓型、平板型和模块型。
塑封型晶闸管多用于额定电流5A以下；螺栓型晶闸管额定电流一般为5～200A；平板型晶闸管用于额定电流200A以上；模块型晶闸管额定电流可达数百安培。
晶闸管由于体积小、安装方便，常用于紧凑型设备中。
晶闸管工作时，由于器件损耗会产生热量，需要通过散热器降低管芯温度，器件外形是为便于安装散热器而设计的。
图1-2 晶闸管的符号及外形晶闸管的散热器如图1-3所示。
图1-3 晶闸管的散热器1.1.2 晶闸管的工作原理以图1-4所示的晶闸管的导通实验电路来说明晶闸管的工作原理。
在该电路中，由电源EA、晶闸管的阳极和阴极、白炽灯组成晶闸管主电路，由电源EG、开关S、晶闸管的门极和阴极组成控制电路（触发电路）。
图1-4 晶闸管的导通实验电路实验步骤及结果说明如下。
（1）将晶闸管的阳极接电源EA的正极，阴极经白炽灯接电源的负极，此时晶闸管承受正向电压。
当控制电路中的开关S断开时，灯不亮，说明晶闸管不导通。
（2）当晶闸管的阳极和阴极承受正向电压，控制电路中开关S闭合，使控制极也加正向电压（控制极相对阴极）时，灯亮说明晶闸管导通。
（3）当晶闸管导通时，将控制极上的电压去掉（即将开关S断开），灯依然亮，说明一旦晶闸管导通，控制极就失去了控制作用。
晶闸管的结构
晶闸管的结构
晶闸管的结构：晶闸管由四个P型、N型业导体材料层构成，它们被交错地叠放在一起形成PNPN结构。
晶闸管的主要结构包括:
1.阳极(A):晶闸管的正极，通常与外部电源相连。
2.阴极(K):晶闸管的负极，通常与负载相连。
3.控制极(G):用于控制晶间管的导通和截止，通常称为闸极。
4.阳极侧半导体材料(P1):晶闸管中的第一层半导体材料，与阳极相连。
5.阳极侧PN结(P1N1):晶闸管中的第一层PN结，由P1层和N1层组成。
6.中间N型半导体材料(N2):晶闸管中的第二层半导体材料，与闸极相连。
7.控制侧PN结(N2P2):晶闸管中的第二层PN结，由N2层和P2层组成。
8.阴极侧半导体材料(N3):晶闸管中的第三层半导体材料，与阴极相连。
9.阴极侧PN结(N3P3):晶闸管中的第三层PN结，由N3层和P3层组成。
晶闸管的优点包括体积小、重量轻、工作稳定可靠，使用寿命长等，但它也有一些缺点，比如开关速度慢、控制电路复杂，容易受到噪声干扰等。
因此，在实际应用中，需要根据具体需求来选择是否使用晶闸管以及选择何种型号的晶闸管。
MPU-2说明书概述
MPU-2型恒功率晶闸管中频电源控制板使用说明书小芯片六脉波1、概述MPU-2恒功率晶闸管中频电源控制板主要由电源、调节器、移相控制、保护电路、相序自适应电路、启动演算电路、逆变频率跟踪、逆变脉冲形成、脉冲放大及脉冲变压器组成。
其核心部件采用高性能、高密度、大规模专用MPU集成电路，使其电路除调节器外，其余均实现数字化，整流触发器部分不需要任何调整，具有可靠性高、脉冲对称度高、抗干扰能力强、反应速度快等特点，又由于有相序自适应电路，无需同步变压器，所以，现场调试中免去了调相序、对同步的工作，仅需把KP 晶闸管的门极线接入控制板相应的接线端上，整流部分便能投入运行。
逆变采用扫频式零压软启动方式，启动性能优于普通的零压软启动电路。
并设有自动重复启动电路，可防止中频电源偶尔的启动失败，使启动成功率达到100%。
频率跟踪电路采用的是平均值取样方案，提高了逆变的抗干扰能力，而且仅需取样中频电压信号，而无需槽路电容器的电流信号，免去了外接中频电流互感器、确定取样电流相位的烦恼。
因此，在调试和使用现场中，也不会由于中频输出线或取样电流互感器的相位接反，而产生中频电源不能启动的问题。
逆变电路中还加有逆变角调节电路，可以自动调节负载阻抗的匹配，达到恒功率输出，可以制成“快速熔炼”的中频电源，达到节时、节电、提高网侧功率因数的目的（此功能也可被送掉）。
逆变部分的主要电路均在MPU-2大规模集成电路的内部，亦是数字电路。
MPU-2控制板全板仅有7只集成电路、6只晶体管、6只微调电位器、32个引出端子，安装十分方便，适用于各种晶闸管并联谐振中频电源。
MPU-2控制板在设计中征求了多方面的意见，采取了有效措施，使得调试极为方便，大多数参数的都由电路内部自动设定，需要用户调整的只有6只电位器的参数设定，所以具有极强的通用性和互换性。
2、产品名称产品名称：恒功率晶闸管中频电源控制板3、适用装置适用于400HZ-10KHZ各种晶闸管并联谐振中频电源。
晶闸管的命名
晶闸管的命名
国产晶闸管的型号命名由4个部分构成，具体如下所示:
1.晶闸管主称部分符号、意义对照表如表9-1所示。
表9-1晶闸管主称部分符号、意义对照表
符号
10
10A
300
300A
20
20A
400
400AΒιβλιοθήκη 3030A500500A
50
50A
4.晶闸管重复峰值电压级数符号、意义对照表如表9-4所示。
符号
意义
符号
意义
1
100V
7
700V
2
200V
8
800V
3
300V
9
900V
4
400V
10
1000V
5
500V
12
1200V
6
600V
14
1400V
晶闸管有单向晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管、光控晶闸管等多种类型。应用最多的是单向晶闸管和双向晶闸管。
意义
K
晶闸管（可控硅）
2.晶闸管类别符号、意义对照表如表9-2所示。
表9-2晶闸管类别符号、意义对照表
符号
意义
P
普通反向阻断型
K
快速反向阻断型
S
双向型
3.晶闸管额定通态电流符号、意义对照表如表9-3所示。
表9-3晶闸管额定通态电流符号、意义对照表
符号
意义
符号
意义
1
1A
100
100A
双向晶闸管t1极和g极之间的正、反向电阻
双向晶闸管t1极和g极之间的正、反向电阻
双向晶闸管（Bidirectional Thyristor），简称BTT，是一种具有正反向可控的半导体器件，既可以作为普通晶闸管单向导通，也可以在两个方向上导通，因此可以实现正反
向的电力控制，广泛应用于交流电路中。
在双向晶闸管的极性特性中，T1极是其控制极，G极则是其公共极，同时具有正、反
向电流导通能力，T2极则是其反向极，主要用于BTT保护。
在BTT的控制方法中，只有当控制极T1为正极时，G极的电信号才能控制片上触发器的输出，从而实现BTT的闭合或导通，当T1为负极时，则不会发生触发，BTT也不会导通。
因此，在BTT的正向电阻方向中，BTT的特点是正向导通，而在反向电阻方向中，其特点
是阻断或回路绝缘。
在BTT的正向电阻方向中，其正向电阻很小，电压误差也较小，且具有快速响应的特点，适用于交流电路中的大功率控制。
在BTT的反向电阻方向中，其反向电阻很大，电压误差也很大，同时，其触发电路也
不会被触发。
因此，在交流电路中应该采取措施保护BTT，如增加降压输入电阻、增加电
源滤波电容、接入并联的正向止流二极管等。
总之，BTT的正、反向电阻是其在双向导通特性中的重要体现，设计和应用时需要根
据电路的特点选择适合的BTT型号和保护措施，以确保电路的稳定和可靠性。
晶闸管工作原理.
1 晶闸管(SCR)晶体闸流管简称晶闸管,也称为可控硅整流元件(SCR),是由三个PN结构成的一种大功率半导体器件。
在性能上,晶闸管不仅具有单向导电性,而且还具有比硅整流元件更为可贵的可控性,它只有导通和关断两种状态。
晶闸管的优点很多,例如:以小功率控制大功率,功率放大倍数高达几十万倍;反应极快,在微秒级内开通、关断;无触点运行,无火花、无噪声;效率高,成本低等。
因此,特别是在大功率UPS供电系统中,晶闸管在整流电路、静态旁路开关、无触点输出开关等电路中得到广泛的应用。
晶闸管的弱点:静态及动态的过载能力较差,容易受干扰而误导通。
晶闸管从外形上分类主要有:螺栓形、平板形和平底形。
2 普通晶闸管的结构和工作原理晶闸管是PNPN四层三端器件,共有三个PN结。
分析原理时,可以把它看作是由一个PNP管和一个NPN管所组成,其等效图解如图1(a)所示,图1(b)为晶闸管的电路符号。
图1 晶闸管等效图解图2.1 晶闸管的工作过程晶闸管是四层三端器件,它有J1、J2、J3三个PN结,可以把它中间的NP分成两部分,构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管。
当晶闸管承受正向阳极电压时,为使晶闸管导通,必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。
每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。
因此是两个互相复合的晶体管电路,当有足够的门极电流Ig流入时,就会形成强烈的正反馈,造成两晶体管饱和导通。
设PNP管和NPN管的集电极电流分别为IC1和IC2,发射极电流相应为Ia和Ik,电流放大系数相应为α1=IC1/Ia和α2=IC2/Ik,设流过J2结的反相漏电流为ICO,晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和:Ia=IC1+IC2+ICO=α1Ia+α2Ik+ICO(1)若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为:Ik=Ia+Ig。
因此,可以得出晶闸管阳极电流为:(2)硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数α1和α2随其发射极电流的改变而急剧变化。
双向晶闸管交流调压的工作原理
双向晶闸管交流调压的工作原理双向晶闸管（Bidirectional Thyristor，简称Triac）是一种四层半导体器件，具有两个PN结和一个NPN结。
它可以同时控制正半周期和负半周期的电流，实现交流电压的调节。
双向晶闸管通过控制电流的触发角来实现电压控制。
双向晶闸管是一个三极管开关。
当控制电压大于触发电压时，双向晶闸管处于导通状态，即工作在低电阻状态；当控制电压小于触发电压时，双向晶闸管处于关断状态，即工作在高电阻状态。
双向晶闸管交流调压的基本原理是利用触发角控制输入电压的导通角度，从而控制输出电压的大小。
1.基本电路：双向晶闸管交流调压的基本电路由三个部分组成，即输入电源、加载电阻和双向晶闸管。
输入电源提供交流电压，加载电阻将电流限制在一个可控范围内，双向晶闸管则控制电压的导通角度。
2.触发电路：为了控制双向晶闸管的导通角度，需要设计一个触发电路。
触发电路根据输入电压变化生成触发脉冲信号，并通过控制脉冲的宽度和相位来控制双向晶闸管的导通时间。
触发电路通常由耦合元件、隔直电路和定时电路组成。
3.工作原理：当输入电压正半周期大于控制电压时，双向晶闸管导通，电流通过双向晶闸管和加载电阻，输出电压为输入电压。
当输入电压正半周期小于控制电压时，双向晶闸管关断，电流不再通过加载电阻，输出电压为零。
通过控制触发角度，可以改变双向晶闸管导通时间，从而改变输出电压的大小。
4.调压方式：双向晶闸管交流调压主要有两种方式，即相位控制方式和频率控制方式。
在相位控制方式下，通过改变触发脉冲的相位来控制双向晶闸管的导通角度，从而改变输出电压的大小。
在频率控制方式下，通过改变触发脉冲的宽度来控制双向晶闸管的导通时间，从而改变输出电压的大小。
相位控制方式适用于需要精确控制输出电压的场合，而频率控制方式适用于需要大范围调节输出电压的场合。
5.优缺点：双向晶闸管交流调压具有调节范围广、操作简单、响应速度快等优点。
然而，双向晶闸管交流调压也存在一些缺点，如容易产生电磁干扰、功率损耗大等。
双向晶闸管HTM2A60
汕头华汕电子器件有限公司
INSULATED TYPE TRIAC
HTM2A60 对应国外型号 STR2A60
█ 器件名称
非绝缘型双向三端晶闸管(即:双向可控硅)
█ 主要用途
双向晶闸管好坏及触发能力检测方法
双向晶闸管(可控硅)的电极,好坏及触发能力检测方法(1)判别各电极：用万用表R×1或R×10档分别测量双向晶闸管三个引脚间的正、反向电阻值，若测得某一管脚与其他两脚均不通，则此脚便是主电极T2。
找出T2极之后，剩下的两脚便是主电极Tl和门极G3。
测量这两脚之间的正、反向电阻值，会测得两个均较小的电阻值。
在电阻值较小(约几十欧姆)的一次测量中，黑表笔接的是主电极T1，红表笔接的是门极G。
螺栓形双向晶闸管的螺栓一端为主电极T2，较细的引线端为门极G，较粗的引线端为主电极T1。
金属封装(To—3)双向晶闸管的外壳为主电极T2。
塑封(TO—220)双向晶闸管的中间引脚为主电极T2，该极通常与自带小散热片相连。
图5是几种双向晶闸管的引脚排列。
(2)判别其好坏：用万用表R×1或R×10档测量双向晶闸管的主电极T1与主电极T2之间、主电极T2与门极G之间的正、反向电阻值，正常时均应接近无穷大。
若测得电阻值均很小，则说明该晶闸管电极问已击穿或漏电短路。
测量主电极T1与门极G之问的正、反向电阻值，正常时均应在几十欧姆(Ω)至一百欧姆(Ω)之间(黑表笔接T1极，红表笔接G极时，测得的正向电阻值较反向电阻值略小一些)。
若测得T1极与G极之间的正、反向电阻值均为无穷大，则说明该晶闸管已开路损坏。
(3)触发能力检测：对于工作电流为8 A以下的小功率双向晶闸管，可用万用表R×1档直接测量。
测量时先将黑表笔接主电极T2，红表笔接主电极T1，然后用镊子将T2极与门极G 短路，给G极加上正极性触发信号，若此时测得的电阻值由无穷大变为十几欧姆(Ω)，则说明该晶闸管已被触发导通，导通方向为T2→T1。
再将黑表笔接主电极T1，红表笔接主电极T2，用镊子将T2极与门极G之间短路，给G极加上负极性触发信号时，测得的电阻值应由无穷大变为十几欧姆，则说明该晶闸管已被触发导通，导通方向为T1→T2。
2个引脚的晶闸管
2个引脚的晶闸管
双向晶闸管与单向晶闸管一样，也具有触发控制特性。
不过，它的触发控制特性与单向晶闸管有很大的不同，这就是无论在阳极和阴极间接入何种极性的电压，只要在它的控制极上加上一个触发脉冲，也不管这个脉冲是什么极性的,都可以使双向晶闸管导通。
由于双向晶闸管在阳、阴极间接任何极性的工作电压都可以实现触发控制，因此双向晶闸管的主电极也就没有阳极、阴极之分，通常把这两个主电极称为T1电极和T2电极，将接在P型半导体材料上的主电极称为T1电极，将接在N型半导体材料上的电极称为T2电极。
由于双向晶闸管的两个主电极没有正负之分，所以它的参数中也就没有正向峰值电压与反同峰值电压之分，而只用一个最大峰值电压，双向晶闸管的其他参数则和单向晶闸管相同。
尽管从形式上可将双向晶闸管看成两只普通晶闸管的组合，但实际上它是由7只晶体管和多只电阻构成的功率集成器件。
小功率双向晶闸管一般采用塑料封装，有的还带散热板。
大功率双向晶闸管大多采用RD91型封装。
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(1.5 ~ 2)ITM I 通常是 H再取相应额定电流的标准系列值。 通常是I 再取相应额定电流的标准系列值。 1.57 L
电力电子技术
3.晶闸管的门极定额 3.晶闸管的门极定额 (1)门极触发电流 是在室温下,给晶闸管施加 正向阳极电压时,使元件 给晶闸管施加6V正向阳极电压时 (1)门极触发电流IGT : IGT是在室温下 给晶闸管施加 正向阳极电压时 使元件 门极触发电流 由断态转入通态所必需的最小门极电流。 由断态转入通态所必需的最小门极电流。 过大， 过大，会造成晶 是产生门极触发电流所必需的最小门极电压。 (2)门极触发电压 门极触发电压U (2)门极触发电压 GT :UGT是产生门极触发电流所必需的最小门极电压。 闸管的误导通 过大， 过大，会造成晶闸 注意:由于元件门极伏安特性的分散性很大 标准只规定了U 由于元件门极伏安特性的分散性很大,标准只规定了 注意 由于元件门极伏安特性的分散性很大 标准只规定了 GT和IGT的下限。 管局部过热而损坏 的下限。 4.动态参数 4.动态参数 （1）断态电压临界上升率 ／dt：是在额定结温和门极开路的情况下 不导致 ）断态电压临界上升率du／ ：是在额定结温和门极开路的情况下,不导致 从断态到通态转换的最大阳极电压上升率。 从断态到通态转换的最大阳极电压上升率。 是在规定条件下,晶闸管能承受而无有害影 （2）通态电流临界上升率di／dt ：是在规定条件下 晶闸管能承受而无有害影 通态电流临界上升率 ／ 响的最大通态电流上升率. 响的最大通态电流上升率 另外，还有开通 和关断t 另外，还有开通tgt和关断 q 。 5.额定结温 5.额定结温Tjm：它是元件在正常工作时所允许的最高结温. 额定结温 它是元件在正常工作时所允许的最高结温
ITn = 1.57IT( AV ) = ( 1.5 ~ 2 )ITM = ( 1.5 ~ 2 )K f Id
IT( AV) =
2～ 4倍 的2～4倍 (2)维持电流 维持电流I 晶闸管维持导通所必需的最小电流。 (2)维持电流 H ：晶闸管维持导通所必需的最小电流。 (3)擎住电流 擎住电流I 晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后， (3)擎住电流 L ：晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后， 能维持导通 所需的最小电流。 所需的最小电流。 (4)断态重复峰值电流 和反向重复峰值电流I (4)断态重复峰值电流IDRM 和反向重复峰值电流 RRM 断态重复峰值电流 (5)浪涌电流 TSM 浪涌电流I 浪涌电流 普通晶闸管型号的命名含义如下： 普通晶闸管型号的命名含义如下：
1.3.3 晶闸管的工作原理
1. 晶闸管的等效电路
电力电子技术
2. 工作原理 Ib1=Ic2, (IG)+Ic1=Ib2。 形成强烈正反馈： 形成强烈正反馈： IG↑ Ib2↑ Ic2↑（=β2Ib2） =Ib1↑ （ Ic1↑(=β1Ib1)
分别是两管的共基极电流增益, 设α1和α2 分别是两管的共基极电流增益 ICBO1和ICBO2 分别是V 的共基极漏电流。 分别是 1和V2的共基极漏电流。
1. 实验 (1) A(-)G(0): 晶闸管关断 晶闸管关断, 灯灭. 灯灭 G(+):同上。 同上。 同上 G(-):同上 。 同上 (2) A(+)G(0): 同上 G(-): 同上。 同上。 G(+): 晶闸管导通 灯亮。 晶闸管导通, 灯亮。 (3) 断开门极或 断开门极或G(-): 灯仍亮。 灯仍亮。 （4）去掉阳极电压：晶 闸管关断，灯灭。 ）去掉阳极电压： 闸管关断，灯灭。 结论：晶闸管具有单向可控导电性，且一旦导通，门极便失去作用。 结论：晶闸管具有单向可控导电性，且一旦导通，门极便失去作用。
IA = Ic1 + Ic2
Ic1 =α1IA + ICBO1
Ic2 =α2 I K + ICBO2
IK = IA + IG
推出： 推出：
IA =
α2IG + ICBO1 + ICBO2 1− (α1 +α2 )
说明： 说明：
α2IG + ICBO1 + ICBO2电力电子技术 IA = 1− (α1 +α2 )
电力电子技术
电力电子技术
Power Electronic Technology
第二讲 半控型器件－晶闸管 半控型器件－
电力电子技术
半控型器件——晶闸管 1. 3 半控型器件 晶闸管 晶闸管(Thyristor)是硅晶体闸流管的简称，又称可控硅整流器SCR（ 是硅晶体闸流管的简称，又称可控硅整流器 晶闸管 是硅晶体闸流管的简称 （ Silicon Controlled Rectifier）, 以前又简称可控硅。 ） 以前又简称可控硅。 由于其开通时刻可以控制， 由于其开通时刻可以控制，因此大大扩展了半导体器件功率控制的范 围。其后，以晶闸管为核心形成对电力处理的电力电子技术,其发展特点是 其后，以晶闸管为核心形成对电力处理的电力电子技术 其发展特点是 晶闸管的派生器件越来越多,功率越来越大 性能越来越好，已形成了一个晶 晶闸管的派生器件越来越多 功率越来越大,性能越来越好 功率越来越大 性能越来越好， 闸管大家族。包括普通晶闸管 闸管大家族。包括普通晶闸管(Conventional Thyristor)、快速晶闸管 、快速晶闸管(Fast Switching Thyristor) 、逆导晶闸管 逆导晶闸管(Reverse Conducting Thyristor)、双向晶 、 闸管(Bidirection Thyristor或Triode AC Switch)、可关断晶闸管 闸管 或 、可关断晶闸管(Gate Turn Off Thyristor)和光控晶闸管 和光控晶闸管(Light Triggered Thyristor)。 和光控晶闸管 。
1 π I Id = IT( AV) = Im sinωtd(ωt ) = m 2π ∫0 π 2 1 π I = ITn = (Im sinωt) d(ωt) = Im 2π ∫0 2
Kf =
I Id
=
ITn IT( AV )
=
π
2
பைடு நூலகம்= 1.57
电力电子技术
选择原则： 选择原则： 所选晶闸管的额定电流有效值I 所选晶闸管的额定电流有效值 Tn大于等于元件在电路中可能流过的最大 电流有效值I 电流有效值 TM的1．5～2倍，即： ． ～ 倍
2. 晶闸管的电流定额
最大工频正弦半波 电流的平均值
电力电子技术
(1) 通态平均电流 T(AV) ：晶闸管在环境温度为40°C和规定的冷却状态下，稳定 通态平均电流I 平均电流 晶闸管在环境温度为40 和规定的冷却状态下， 40° 结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值 工频正弦半波电流的平均值。 结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 将此电流按晶闸管标准电流系列取相应的电流等级,称为元件的额定电流。 将此电流按晶闸管标准电流系列取相应的电流等级 称为元件的额定电流。 称为元件的额定电流 定义：有直流分量的电流波形，其电流有效值 与平均值 之比， 与平均值I 定义：有直流分量的电流波形，其电流有效值I与平均值 d之比，称为 这个电流的波形系数， 表示， 这个电流的波形系数，用Kf表示，即 Kf=I／Id ／ 额定情况下： 额定情况下：
电力电子技术
2.晶闸管导通、关断的条件 ： 晶闸管导通、 晶闸管导通 导通条件: 要有适当的正向阳极电压 要有适当的正向阳极电压(E 要有适当的正向门极电压(E 。 导通条件 (1)要有适当的正向阳极电压 A) (2)要有适当的正向门极电压 G)。 要有适当的正向门极电压 关断条件: 使流过晶闸管的电流小于保持晶闸管导通的最小电流, 即维持电流I 关断条件 使流过晶闸管的电流小于保持晶闸管导通的最小电流 即维持电流 H。 方法: 切断 切断E 加反向E 降低E 方法 (1)切断 A, (2)加反向 A, (3)降低 A。 加反向 降低 。
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极为正， 极为负；门极为正， Ⅰ+：T1极为正，T2极为负；门极为正， T2极为负。 极为负。 极为正， 极为负；门极为负， Ⅰ-：T1极为正，T2极为负；门极为负， T2极为正。 极为正。 极为负， 极为正；门极为正， Ⅲ+：T1极为负，T2极为正；门极为正， T2极为负。 极为负。 极为负， 极为正；门极为负， Ⅲ-：T1极为负，T2极为正；门极为负， T2极为正。 极为正。
(1) 正向阻断 ：晶闸管加正向电压 A， 但IG=0，此时正向漏电流 CBO1 和ICBO2 晶闸管加正向电压E ，此时正向漏电流I 很小, 所以α ＜＜1, 很小 所以 1+α2 ＜＜ 上式中的 IA≈ICBO1+ICBO2 。 (2) 触发导通 ：正向 A，同时加正向 G ， 正向E 同时加正向E IA ↑↑ IG↑ 发射极电流↑ α1和α2↑→ ↑→1 发射极电流 此时I 的值由外接负载和阳极电压决定。 此时 A的值由外接负载和阳极电压决定。 (3) 硬开通 ：加正向阳极电压 A, 但不加门极电压 G。此时若 加正向阳极电压E 但不加门极电压E EA↑ 正向漏电流I 正向漏电流 CBO1和ICBO2 ↑ α1和α2↓ α1和α2↑→ ↑→1 α1和α2＜＜ ＜＜1 IA ↑↑ IA≈ICBO1+ICBO2 (4) 晶闸管关断 ： IA↓ 小于I 小于 H
电力电子技术 1.3.4 晶闸管的特性
1. 晶闸管的静态特性 2. 晶闸管的动态特性 开通时间为： 开通时间为： tgt = td + tr td为延迟时间，tr为上升时间 为延迟时间， 关断换向时间为： 关断换向时间为：
tq = trr + tgr
为反向阻断恢复时间， trr为反向阻断恢复时间， tgr 为正向阻断恢复时间。 为正向阻断恢复时间。
电力电子技术 1.3.1. 晶闸管的结构
1. 外形 三个电极：阴极、阳极、门极。 三个电极：阴极、阳极、门极。