电子技术基础晶闸管课件

亮 已导通的晶闸管在正向阳 亮 极作用下，门极失去控制 亮 作用。
晶闸管在导通状态时，当 暗 阳极电压减小到接近于零
时，晶闸管关断。
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晶闸管正常导通的条件： 1）晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压，UAK>0 2）晶闸管门极和阴极之间必须施加适当的正向脉冲电压
和电流， UGK>0
雪崩 击穿
IH
IG 2
IG1 IG=0
O
U DRM U bo +U A
U DSM
-IA
晶闸管的伏安特性
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6.2.4晶闸管的主要参数
1 正向重复峰值电压
晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加 在晶闸管两端的正向峰值电压。
一般取UFRM = 80% UB0 。 普通晶闸管 UFRM 为100V- 3000V
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6.2.3晶闸管伏安特性曲线 (I f(U)曲线 )
正向平均电流
I IF
维持电流
UBR URRM
IH
o U
反向转折电压
_+
反向特性
+_
IG2 > IG1 > IG0 IG2 IG1 IG0 UFRMUBO U
正向转折电压
正向特性
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• 正向特性
• IG=0时，器件两端施加
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2
（1）选择额定电流的原则
• 在规定的室温和冷却条件下，只要所选管子的 额定电流有效值大于等于管子在电路中实际可
能通过的最大电流有效值I TM即可。考虑元件的
过载能力，实际选择时应有1.5~2倍的安全裕量。
计算公式为： IT(AV)(1.5~2)1I.T5M7
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2
（2）选择额定电压的原则
• 选择普通晶闸管额定电压的原则应为管子在所 工作的电路中可能承受的最大反向瞬时值
电压 U TM 的2~3倍，即
UTn(2~3)U TM
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6.3.1几种常用的晶体管
1 双向晶闸管
• 双向晶闸管从结构和特性来 说，都可以看成是一对反向 并联的普通晶闸管。在主电 极的正、反两个方向均可用 交流或直流电流触发导通。
在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时， 晶闸管阳、阴极间的电压平均值。 一般为1V左右。
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6 控制极触发电压和电流
室温下，阳极电压为直流6V时，使晶闸管完 全导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。
一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。
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6.2.5晶闸管的型号、选择原则
答案：是！ 说明：可控硅损坏。
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A
P
N
G
P
N
K
• GA之间为两个PN结反向 串联，所以其两端的电 阻值为∞。
AK之间是三个PN结反向串 联，其阻值仍然为∞。
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A
P
N
P
G
N
K
• 思考：若AG之间电阻约为 0欧或AK之间电阻仍然约 为0欧，是否可以说明AG 或AK被击穿了？
晶闸管导通后，控制极便失去作用。依靠正反馈， 晶闸管仍可维持导通状态。
维持晶闸管导通的条件：
保持流过晶闸管的阳极电流在其维持电流以上
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6.2.2晶闸管关断的条件
晶闸管的关断： 只需将流过晶闸管的电流减小到其维持电流以下，可采用：
阳极电压反向 减小阳极电压 增大回路阻抗
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t1、t2），即可实现负载上电压的调节。
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两只反向并联晶闸管交流调压电路
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双向晶闸管交流调压电路
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家用调光台灯电路
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6.2.1晶闸管的工作原理
K(阴 极)
K
G（门极）
N
P
G
N
P
A（阳极）
A
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A（阳极）
P
单向可控硅的GK结是1个二极管
N
P
G
N
K
所以GK之间存在单向导电性 ， 且正向电阻几百到几千欧， 反向电阻∞ 。
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P
N
P
G
N
K
• 思考：若GK正向电阻为∞， 反向电阻仍然为∞，GK之 间是否开路了？
如果正弦半波电流的最大值为Im,则
1π
IF2π0Ims
in td(t)Im
π
普通晶闸管IF为1A — 1000A。
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4 维持电流IH
在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导 通状态所必须的最小电流。
一般IH为几十 ~ 一百多毫安。
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5 通态平均电压（管压降）UF
晶闸管
1 概述 2 晶闸管的工作原理 3 几种常用的晶体管
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1
6.1 概述
• 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， 使半导体器件的应用由弱电领域扩展到强电领域。 – 20世纪80年代以来，开始被全控型器件取代
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2 高频晶闸管和快速晶闸管
快速晶闸管和高频晶闸管与普通晶闸管没有本质的区别， 只是导通与关断的转换速度较快，并且高频晶闸管的工作 频率较高。典型应用有：逆变器、斩波器、感应加热、 各种类型的强迫换流器、电焊机等。
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3 可关断晶闸管
可关断晶闸管（GTO）的3 个电极也称为阳极、阴极和控制极， 其特点是：在阳极与阴极之间加正向电压，同时门极与阴极之 间有正向触发电压时，才导通；一旦导通之后，即使撤销门极 触发电压也不影响其导通；与普通晶闸管不同的是，在门极加 负电压时就可关断导通的晶闸管。可关断晶闸管的应用与普通 晶闸管类似。 典型应用有：交直流开关、交直流电机控制、逆变器、变频器、 UPS 电源等。
况
暗
实验时晶闸管条件
阳极电压UA 反向
门极电压 UG
反向
暗
反向
零
暗
反向
正向
暗
正向
反向
暗
正向
零
暗
正向
正向
亮
正向
正向
亮
正向
零
亮
正向
反向
正向（逐
亮
渐减小到
任意
接近于零）
实验后 灯的情
况
结论
暗 晶闸管在反向阳极电压作 暗 用下，不论门极为何电压， 暗 它都处于关断状态。
暗 晶闸管在正向阳极电压与 暗 正向门极电压的共同作用 亮 下，才能导通。
KK平板型快速可控硅（晶闸管)(5A-3000A)
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4
MTC普通可控硅模块(水冷/风冷）(25A-1000A)
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5
ZP螺旋型普通整流管(5A-500A) KP螺旋型普通晶闸管(5A-500A)
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6
可控硅调压器PAC60A（感性负载）
单相、三相整流桥模块
-IA
晶闸管的伏安特性(IG2>IG1>IG)
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• 2) 反向特性
• 施加反向电压时，伏 安特性类似二极管的 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 击穿电压后，可能导 致晶闸管发热损坏。
IA 正向 导通
- U RSM U RRM UA
正向电压，只有很小的
正向漏电流，正向阻断
状态。
• 正向电压超过正向转折
U RSM U RRM -
电压Ubo，则漏电流急剧 U A
增大，器件开通。 雪崩
• 随着门极电流幅值的增 击 穿
大，正向转折电压降低。
IA 正向 导通
IH
IG2 IG1 IG=0
O
U DRM U bo +U A
U DSM
• 晶闸管本身的压降很小， 在1V左右。
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• 双向晶闸管在第Ⅰ和第Ⅲ象限有对称的伏 安特性。
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双向晶闸管的型号：
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可控硅调光电路
电位器POT1和电阻R1、R2 与电容C2构成移相触发网络， 当C2的端电压上升到双向触发二极管D1的阻断电压时， D1击穿，双向可控硅TRIAC被触发导通，灯泡点亮。 调节POT1可改变C2的充电时间常数，改变了流过灯泡的电流， 结果使得白炽灯的亮度随着POT1的调节而变化
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晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴 极和门极； 晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、 大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应 用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变 频等电子电路中。
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KP平板型普通可控硅（晶闸管）(200A-5000A)
1
电子技术基础晶闸管课件28晶闸管通态平均电压分组
组别
通态平均电 压（V）
A UT≤0.4
组别
F
B 0.4＜ UT≤0.5
G
C 0.5＜ UT≤0.6
H
D 0.6＜ UT≤0.7
I
E
0.7＜ UT≤0.8
通态平均电 0.8＜ 0.9＜ 1.0＜ 1.1＜ 压（V） UT≤0.9 UT≤1.0 UT≤1.1 UT≤1.2
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6.2.2晶闸管导通的条件
RL
VT
Rg
RP
E
EA
G
• 由电源、晶闸管的阳极和 阴极、白炽灯组成晶闸管 主电路；
• 由电源、开关S、晶闸管 的门极和阴极组成控制电 路（触发电路）。
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实验 顺序
1
2 导 通3 实1 验
2
3
1
关2 断3 实 验
4
实验前 灯的情
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2 反向重复峰值电压
控制极开路时,允许重复作用在晶闸管元 件上的反向峰值电压。
一般取 URRM = 80% UBR 普通晶闸管 URRM为100V-3000V
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3 额定正向平均电流
环境温度为40C及标准散热条件下，晶闸管处 于全导通时可以连续通过的工频正弦半波电流 的平均值。
• 答案：是 • 说明：可控硅损坏。
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A
A
+
A
P1 N1
P1 N1 N1 G
IA
P1 T1
N1
G
P2 G
P2 P2
P2
N1
IG P2
T2
N2
N2
N2 IK
_K
K K
晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合
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A
T1
R
G
EG
T2
EA
+ _
K
EA > 0、EG > 0
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6.3.2晶闸管的典型电路
单只晶闸管交流调压电路
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如图所示电路的工作过程为：4 只整流二极管将输入的正弦 交流电变换为单方向脉动的直流电加在晶闸管的阳极与阴极之 间，无论触发电压在输入的正半周还是负半周加到晶闸管的控 制极，都能使晶闸管导通向负载供电，负载电压的波形阴影 部分所示。改变触发电压加到控制极的时间（见图（b）中的