晶闸管及应用
晶闸管的原理与应用pdf
晶闸管的原理与应用一、晶闸管的基本原理晶闸管是一种电子器件，具有可控硅的特点。
其基本原理如下：1.PN结–晶闸管由P型半导体、N型半导体和P型半导体三层特殊结构构成。
–P型半导体具有正电荷载流子，N型半导体具有负电荷载流子，形成PN结。
2.开关特性–当PN结两端没有电压时，晶闸管处于关断状态。
–当PN结两端有正向电压时，晶闸管依然处于关断状态。
–当PN结两端有反向电压时，当反向电压超过某一临界值时，晶闸管会被击穿，进入导通状态。
3.可控性–通过控制晶闸管的控制电极，可以改变晶闸管的导通时间和导通电流。
–当控制电极施加正脉冲信号时，晶闸管进入导通状态，电流流过。
–当控制电极施加负脉冲信号时，晶闸管恢复关断状态，电流停止流动。
二、晶闸管的应用晶闸管由于其独特的特性，在电力控制、电动机控制和功率供应等领域有着广泛的应用。
1.电力控制–晶闸管可以控制电流的大小和方向，广泛应用于电力变频调速系统中。
–通过调节晶闸管的导通时间和导通电流，可以实现对电力系统的精确控制。
2.电动机控制–晶闸管可以控制电动机的启动、停止和转速等参数。
–通过控制晶闸管的导通时间和导通电流，可以实现对电动机的精确控制。
3.功率供应–晶闸管具有高功率控制能力，适用于高功率负载。
–晶闸管广泛应用于电力系统的功率供应、工业控制和电压变换等领域。
4.电流调制–晶闸管可通过不同的控制方式，实现电流的调制。
–通过改变晶闸管的导通时间和导通电流，可以实现正弦波、脉冲及方波等各种电流波形的调制。
三、晶闸管的优势与发展晶闸管作为一种可控硅器件，具有以下优势：•高可靠性：晶闸管的寿命长，无机械动部件，可靠性高。
•调制能力强：晶闸管能够实现多种电流波形的调制。
•功率控制精度高：晶闸管能够实现对功率的精确控制。
•体积小：晶闸管体积小，便于集成和安装。
晶闸管在过去几十年里得到了快速发展，随着科技的进步，有望在以下领域实现更多突破：1.新能源–晶闸管在风能、太阳能等新能源的开发和利用中有着广阔的应用前景。
晶闸管的原理及应用
晶闸管的原理及应用1. 晶闸管的原理晶闸管是一种半导体器件，其工作原理基于PN结的导通与截止特性。
晶闸管由四层PNPN结构组成，其中的P1-N1和N2-P2结称为控制结，而P2-N2结称为工作结。
晶闸管的工作原理可以分为两个状态：触发和导通。
1.1 触发状态在触发状态下，当控制结接受到一个正向脉冲电压时，会导致控制结内的正电荷的积累，从而降低控制结内的屏蔽电压。
一旦屏蔽电压降低到一定程度，晶闸管会进入导通状态。
1.2 导通状态在导通状态下，晶闸管的P2-N2结中的准电子可以移动到N2区域，将晶闸管的内部转变为一个低阻抗通路。
此时，只要存在足够的电流注入，晶闸管就能保持导通状态。
2. 晶闸管的应用晶闸管作为一种重要的半导体器件，广泛应用于各种电子电路中。
以下是晶闸管应用的一些常见场景：•电能调节：晶闸管可用于控制大功率电流，实现电力传输的调节，例如在工厂中用于控制电机的启停和速度调节。
•直流电动机驱动：晶闸管可以作为直流电动机的电流控制装置，通过控制晶闸管的导通时间和关断时间，可以调节直流电动机的转速。
•交流电源控制：晶闸管可用于交流电源的控制，例如用于电子变压器的调节。
•逆变器：晶闸管逆变器是将直流电压转换为交流电压的关键组成部分，广泛应用于太阳能和风能发电等领域。
•发光器件驱动：晶闸管可以用于驱动各种发光器件，如LED等。
•温度控制：通过控制晶闸管的导通时间和关断时间，可以实现温度控制，例如烤箱和电熨斗等家电产品中的温度控制。
3. 总结晶闸管是一种重要的半导体器件，其工作原理基于PN结的导通与截止特性。
它在电力调节、直流电机驱动、交流电源控制、逆变器、发光器件驱动和温度控制等领域都有重要的应用。
通过掌握晶闸管的原理及应用，可以更好地理解和应用该器件，实现各种电子电路的设计与控制。
以上就是晶闸管的原理及应用的介绍。
希望对你有所帮助！。
晶闸管的工作原理及应用
晶闸管的工作原理及应用晶闸管是一种半导体器件，它可以控制和放大电流。
晶闸管具有以下几个主要部分：PN结、栅极、阳极和触发极。
晶闸管的工作原理是由PN结的导通和截止状态之间的转换来完成的。
晶闸管的工作原理如下：1. PN结导通：当晶闸管的栅极电压为零时，PN结处于正向偏置状态，导通状态。
电流可以从阳极流向触发极，并且电流可以在晶闸管上形成一个低阻态。
2. PN结截止：当晶闸管的栅极电压大于阈值电压（通常为0.6V）时，PN结处于反向偏置状态，截止状态。
此时电流无法流过晶闸管，晶闸管上的电压为源电压（通常为几十伏）。
3. 触发控制：当需要导通晶闸管时，可以通过一个脉冲信号或电流输入到触发极，使晶闸管从截止状态转换为导通状态。
当晶闸管被触发后，它将保持导通状态直到重新施加反向电压或将栅极电压降至零。
晶闸管的应用非常广泛，主要有以下几个方面：1. 电力调节：晶闸管可以通过控制导通时间和截止时间来改变电流的大小，从而实现对电力的调节。
它广泛应用于变频调速、电机启动控制、磁控管发射脉冲控制等领域。
2. 电能控制：晶闸管可以用于电能的控制和转换。
例如，晶闸管可以实现电能的变换和分配，用于电力系统的能量调度和优化。
3. 交流电压调节：晶闸管可以用于控制交流电压的大小和频率。
通过控制晶闸管的导通角度，可以实现对交流电压的变压和调节。
4. 光、声、热控制：晶闸管可以用于控制光、声和热能的输出。
例如，晶闸管可用于控制光的强弱和频率，用于光通信和光电子设备。
5. 电源开关：晶闸管可以用作高压、高电流的开关，用于开关电源和电能传输系统。
总之，晶闸管是一种非常重要的半导体器件，具有广泛的应用领域。
通过控制晶闸管的导通和截止状态，可以实现对电流的控制和调节，从而满足不同领域的需求。
04第四章 晶闸管及其应用
第四章晶闸管及其应用第一节晶闸管的构造、工作原理、特性和参数晶闸管—可控硅，是一种受控硅二极管。
优点：体积小、重量轻、耐压高、容量大、响应速度快、控制灵活、寿命长、使用维护方便。
缺点：大多工作与断续的非线性周期工作状态，产生大量谐波干扰电网；过载能力和抗扰能力较差、控制电路复杂。
（由于技术进步，近年有改善）1.1晶闸管的基本结构：晶闸管是具有三个PN结的四层结构,其外形、结构及符号如图。
1.2晶闸管的工作原理在极短时间内使两个三极管均饱和导通，此过程称触发导通。
晶闸管导通后，去掉EG ，依靠正反馈，仍可维持导通状态。
晶闸管导通必须同时具备两个条件：1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。
2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或正向脉冲(正向触发电压)。
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。
晶闸管关断的条件：1. 必须使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应不能维持。
2. 将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反向电压。
1.3晶闸管的伏安特性静态特性承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。
晶闸管的阳极伏安特性是指晶闸管阳极电流和阳极电压之间的关系曲线，如图3所示。
其中：第I象限的是正向特性；第III象限的是反向特性图3 晶闸管阳极伏安特性I G2>I G1>I GI G=0时，器件两端施加正向电压，正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即正向转折电压U bo，则漏电流急剧增大，器件开通。
这种开通叫“硬开通”，一般不允许硬开通；随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低；导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿；晶闸管本身的压降很小，在1V左右；导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值I H以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。
晶闸管的工作原理与应用
晶闸管的工作原理与应用晶闸管，又称为可控硅器件，是一种半导体器件，通过控制电流的输入使其在导通和关断之间切换，从而实现电能的控制和调节。
下面将详细介绍晶闸管的工作原理和应用。
晶闸管是由PNP型晶体管和PNP型二极管组成的四层结构。
它具有三个电极，分别是阳极（A端）、阴极（K端）和控制极（G端）。
晶闸管的工作原理可概括为以下五个阶段：1.断电状态：当外电源施加在晶闸管的阳极和阴极之间时，控制极无电压，晶闸管处于关断状态。
2.触发状态：当控制极施加一个正向电压时，晶闸管开始被触发，进入导通状态。
在此状态下，晶闸管的阳极和阴极之间的电流（也称为主电流）开始流动。
3.工作状态：一旦晶闸管被触发，晶闸管将持续一直到主电流下降到零。
即使控制极上施加的电压被移除或降低，晶闸管仍然保持导通。
4.关断状态：当主电流下降到零时，晶闸管将自动关断。
在此状态下，晶闸管的阻断电压（也称为封闭电压）为控制极和阳极之间的电压。
5.关断恢复状态：一旦晶闸管被关断，即使在问题电压下晶闸管的条件保持一段时间，它仍然不会被重新触发。
要重新触发晶闸管，需要重新施加电压来打开控制极。
晶闸管的应用：晶闸管具有较高的电流和电压承受能力，以及快速的开关速度，因此在各种电子和电力电路中得到广泛应用。
以下是晶闸管的主要应用领域：1.调光控制：晶闸管可以通过调整导通角来实现灯的亮度调节，用于家庭照明、道路照明等领域。
2.功率控制：晶闸管可以用于电力系统中的负载控制，如电动机调速、电阻炉加热控制等。
3.电源开关：晶闸管可以用于交流电源的整流和开关过程，实现直流电源的输出。
4.频率变换：晶闸管可以用于交流调制，实现交流电的频率变换。
5.电压调节：晶闸管可以作为稳压器，控制输出电压来保护负载设备。
6.电力因数校正：晶闸管可以用于改善电力系统的功率因数，提高系统效率。
7.电流开关：晶闸管可以用于过电流保护，当电流超过预设值时，晶闸管将自动关断以保护电路和设备。
第八章晶闸管及应用电路
8.2 晶闸管触发电路
2．其他类型的触发电路 ． （1）RC 触发电路 ）
特点：简单、成本低。 特点：简单、成本低。
8.2 晶闸管触发电路
（2）晶体管组合触发电路 ）
V1、V2：为 NPN 型，只用 C、E 两极。 、 两极。
8.2 晶闸管触发电路
（3）氖管触发电路 ）
成本低，氖管可作指示器。 成本低，氖管可作指示器。
（2）导通条件 ）
VEE > η VBB + V（VD为 PN 结的正向压降） 结的正向压降） D
8.2 晶闸管触发电路
3．单结晶体管触发电路 ． （1）单结晶体管触发脉冲形成电路 ） （2）工作原理 ） 电源接通后， 电源接通后，VBB 通过微调电阻 RP 充电， 和电阻 R1 向电容 C 充电，当单结晶体 管满足导通条件，单结晶体管导通， 管满足导通条件，单结晶体管导通， C 迅速放电， 迅速放电，在电阻 R3 上形成一个很窄 经过一个周期后， 的正脉冲 vb1。 经过一个周期后， 单结 晶体管截止， 晶体管截止，由 VBB 通过微调电阻 RP 充电， 和电阻 R1 向电容 C 充电，重复上述过 程。
8.2 晶闸管触发电路
8.2.1 结单向晶闸管
1．单结晶体管的结构和型号 ． （1）结构 ） 三个电极： 三个电极：发射极 E、第一基极、第 、第一基极、 二基极。 二基极。一个 PN 结。 （2）电路符号 ） 发射极箭头指向 B 1 极，表示经 PN 结 的电流只流向 B1 。 （3）外形 ）
8.2 晶闸管触发电路
2．双向晶闸管的工作特点 ． 特性： 无论加正向电压还是反向电压， 特性：主电极 T1、T2 无论加正向电压还是反向电压， 的触发信号无论是正向还是反向，它都能被“ 其控制极 G 的触发信号无论是正向还是反向，它都能被“触 导通。主电极间电压是交流形式。 发”导通。主电极间电压是交流形式。
晶闸管工作的原理及应用
晶闸管工作的原理及应用1. 晶闸管的基本原理晶闸管是一种半导体器件，通过控制晶闸管的阀值电压和触发电流，可以实现对电流的控制。
它具有双向导电性和开关特性，广泛应用于电力控制、调速、变频等领域。
1.1 结构晶闸管由四个半导体材料P-N-P-N组成，形成三个P-N结。
其中，P-N结1和P-N结3称为大型P-N结，P-N结2称为小型P-N结。
晶闸管的主要结构包括P 型层、N型层、门极、触发极和阳极。
1.2 工作原理晶闸管的工作原理可以概括为以下几个过程：1.断态：当晶闸管的阳极电压低于阀值电压时，晶闸管处于断态，没有电流通过。
此时，晶闸管相当于两个二极管反向串联。
2.导通态：当晶闸管的阳极电压高于阀值电压，并且在控制极上施加了足够的正向触发电流时，晶闸管会进入导通态。
此时，晶闸管相当于一个低阻抗导通通道，允许电流从阳极流向阴极。
3.关断态：当晶闸管进入导通态，在没有外部触发信号的情况下，晶闸管会一直保持导通。
要将晶闸管从导通态转变为断态，需要在控制极上施加一个负向脉冲，称为关断触发。
1.3 特性晶闸管具有以下特点：•双向导电性：晶闸管可以实现正向和反向的导通，电流可以在两个方向上流动。
•可控性：通过调整控制极上的触发电流和门极电压，可以实现对晶闸管的导通和关断进行精确控制。
•耐压能力：晶闸管可以承受较高电压，适用于高压、大功率的电力控制系统。
2. 晶闸管的应用领域晶闸管由于其独特的工作原理和特性，在许多领域具有广泛的应用。
2.1 电力控制晶闸管被广泛应用于电力传输和分配系统中。
通过控制晶闸管的导通和关断，可以实现对电力的调控和分配，提高电网的稳定性和效率。
在电力系统中，晶闸管常用于交流调光、电炉控制、电力变换和电压调节等方面。
2.2 调速和变频晶闸管可以用于电机的调速和变频控制。
通过控制晶闸管的导通时间和关断时间，可以实现对电机转速的调节。
这种调速方式简单可靠，可以满足不同负载下的转速要求。
2.3 电子制冷晶闸管在电子制冷领域也得到了广泛应用。
晶闸管原理及应用
图3 阳极加反向电压 图4 阳极加正向电压
(2) 正向特性
当门极G开路,阳极A加上正向电压时(见图4),J1、J3结正偏,但J2结反偏,这与普通PN结的反向特性相似,也只能流过很小电流,这叫正向阻断状态,当电压增加,如图2的特性曲线OA段开始弯曲,弯曲处的电压UBO称为“正向转折电压”。
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
(3) 触发导通
在门极G上加入正向电压时(如图5所示),因J3正偏,P2区的空穴进入N2区,N2区的电子进入P2区,形成触发电流IGT。在晶闸管的内部正反馈作用(如图2)的基础上,加上IGT的作用,使晶闸管提前导通,导致图2中的伏安特性OA段左移,IGT越大,特性左移越快。
图5 阳极和门极均加正向电压
由于电压升高到J2结的雪崩击穿电压后,J2结发生雪崩倍增效应,在结区产生大量的电子和空穴,电子进入N1区,空穴进入P2区。进入N1区的电子与由P1区通过J1结注入N1区的空穴复合。同样,进入P2区的空穴与由N2区通过J3结注入P2区的电子复合，雪崩击穿后，进入N1区的电子与进入P2区的空穴各自不能全部复合掉。这样，在N1区就有电子积累，在P2区就有空穴积累，结果使P2区的电位升高，N1区的电位下降，J2结变成正偏，只要电流稍有增加,电压便迅速下降，出现所谓负阻特性，见图2中的虚线AB段。这时J1、J2、J3三个结均处于正偏，晶闸管便进入正向导电状态——通态,此时，它的特性与普通的PN结正向特性相似，如图2的BC段。
晶闸管及应用
通过纳米工艺减小晶闸管的尺寸，提高其开关速 度和集成度，同时降低能耗。
02
薄膜工艺
采用薄膜工艺制备晶闸管，可以实现更高的频率 和更低的导通电阻。
应用领域的拓展
01 新能源汽车
随着新能源汽车的快速发展，晶闸管在电机控制 器、充电桩等领域的应用将进一步扩大。
02 智能电网
智能电网的建设需要大量的电力电子设备，晶闸 管作为其中重要组成部分，将在无功补偿、有功 滤波等领域发挥重要作用。
03 工业自动化
工业自动化领域对电力电子设备的需求持续增长， 晶闸管将在电机驱动、变频器等领域得到更广泛 的应用。
THANKS
感谢观看
正确连接
在连接晶闸管时，应确保 其正确接入电路，避免出 现极性接反、电压错接等 情况。
散热措施
对于大功率晶闸管，应采 取有效的散热措施，以防 止过热引起设备性能下降 或损坏。
维护与保养
检查外观
定期检查晶闸管的外观，确保其无破损、 裂纹等现象。
更换损坏的元件
如发现晶闸管损坏，应及时更换以保证电 路的正常运行。
详细描述
晶闸管的开关速度较快，可以在数微 秒甚至纳秒级别内完成通断转换。这 使得晶闸管在电动机控制、自动控制 系统等领域中具有广泛的应用。
04
晶闸管的选择与使用
选择标准
电压等级
根据实际电路的电压需求， 选择能够承受相应电压的 晶闸管。
电流容量
根据电路的电流需求，选 择具有足够电流容量的晶 闸管。
晶闸管及应用
目录
• 晶闸管简介 • 晶闸管的应用 • 晶闸管的特性 • 晶闸管的选择与使用 • 晶闸管的未来发展
01
晶闸管简介
晶闸管定义
晶闸管及其应用电路
U RM = 2 3U 2 = 2.45U 2
（3）电路特点 ）
优点：较单相整流输出电压大小增大，脉动性减小， 优点：较单相整流输出电压大小增大，脉动性减小，电源平衡性较好 缺点：如直接接电网，会造成电网损耗；如由变压器供电， 缺点：如直接接电网，会造成电网损耗；如由变压器供电，铁芯易发 生直流磁化，使变压器效率降低。 生直流磁化，使变压器效率降低。
G
K阴极 阴极
K
晶闸管的结构
晶闸管的符号
二、晶闸管的工作特性
晶闸管的导电特点： 晶闸管的导电特点：
（1）晶闸管具有单向导电特性 ） （2）晶闸管的导通是通过门极控制的 ）
晶闸管导通的条件： 晶闸管导通的条件：
（1）阳极与阴极间加正向电压 ） （2）门极与阴极间加正向电压，这个电压称为触发电压。 ）门极与阴极间加正向电压，这个电压称为触发电压。
（2）晶阐管具有“可控”的单向导电特性，所以晶闸管又称单 ）晶阐管具有“可控”的单向导电特性， 向可控硅。 向可控硅。 由于门极所需的电压、电流比较低（电路只有几十至几百毫安）， 由于门极所需的电压、电流比较低（电路只有几十至几百毫安）， 而阳极A与阴极 可承受很大的电压，通过很大的电流（ 与阴极K可承受很大的电压 而阳极 与阴极 可承受很大的电压，通过很大的电流（电流可大 到几百安培以上），因此，晶阐管可实现弱电对强电的控制 ），因此 弱电对强电的控制。 到几百安培以上），因此，晶阐管可实现弱电对强电的控制。
t1 t2
α+θ=π
改变α的大小，即可改变输出电压uL的 改变 的大小，即可改变输出电压 的大小 波形。 越大， 越小 越小。 波形。 α 越大，θ越小。
ug 0 t1 t2
θ
α
晶闸管的工作原理与应用
1.8.2 静电感应晶闸管（SITH） ➢ 它自1972年开始研制并生产； ➢ 优点：与GTO相比，SITH的通态电阻小、通态压降低、开关速度快、损耗小及耐量高等； ➢ 应用：应用在直流调速系统，高频加热电源和开关电源等领域； ➢ 缺点：SITH制造工艺复杂，成本高；
返 回
1.8.3 MOS控制晶闸管（MCT） ➢ MCT自20世纪80年代末问世，已生产出300A/2000V、1000A/1000V的器件； ➢ 结构：是晶闸管SCR和场效应管MOSFET复合而成的新型器件，其主导元件是SCR，控制元件是
（3）门极触发电流IGT和门极触发电压UGT 在室温下，晶闸管加6V正向阳极电压时，使元件完全导通所必须的最小门极电流，称为门极 触发电流IGT。对应于门极触发电流的门极电压称为门极触发电压UGT。
（4）通态平均电压UT(AV ) 在规定环境温度、标准散热条件下， 元件通以正弦半波额定电流时，阳极与阴极间电压降的
➢ 深饱和区：类似于开关的通态。
图共发射极接法
时GTR的输出特性
返
回
电力MOSFET
1.6 电力场效应晶体管
P沟道 N沟道
耗尽型： 增强型 耗尽型 增强型:
当栅极电压为零时漏源极之间就 存在导电沟道；
对于N（P）沟道器件,栅极电压 大于（小于）零时才存在导电沟 道
1、电力场效应管的结构
图1.6.1 N沟道VDMOS管元胞结构与电气符号 返 回
1.4.2 可关断晶闸管的特性
返
图1.4.2 可关断晶闸管的开关特性
回
1.5、 电力晶体管
• 电力晶体管（Giant Transistor——GTR，直译为巨型晶体管）耐高电压、大电流的双极结型晶体管 （Bipolar Junction Transistor——BJT），英文有时候也称为Power BJT。
晶闸管的用途
晶闸管的用途晶闸管是一种常用的半导体器件，具有广泛的应用领域。
它能够控制大电流和高电压，被广泛应用于电子设备、电力系统、工业自动化等领域。
本文将从多个角度介绍晶闸管的用途。
一、电力系统中的应用晶闸管在电力系统中具有重要的作用。
它可以用作开关，用于控制电流的通断。
在直流输电系统中，晶闸管可以用于调节电流，保护电力设备。
在交流输电系统中，晶闸管则可以用于实现功率控制，提高电能的利用效率。
此外，晶闸管还可以用于电力系统的电压调节、无功补偿等方面，提高电力系统的稳定性和可靠性。
二、工业自动化中的应用在工业自动化领域，晶闸管被广泛应用于电机的控制。
它可以实现电机的启动、停止、调速等功能。
晶闸管的开关速度快，响应时间短，能够精确地控制电机的运行状态。
此外，晶闸管还可以用于工业设备的电能调节，提高生产效率和质量。
晶闸管具有体积小、功率密度高、可靠性好等特点，适用于各种工业环境。
三、电子设备中的应用晶闸管在电子设备中也有重要的应用。
它可以用于电源的开关、稳压器的控制、电路的保护等方面。
晶闸管可以实现电流的快速开关，保护电子设备免受过电流的损害。
此外，晶闸管还可以用于电子设备的电压调节和功率控制，提高设备的性能和稳定性。
四、家电产品中的应用晶闸管在家电产品中也有广泛的应用。
例如，晶闸管可以用于灯光调光器的控制，实现灯光的亮度调节。
晶闸管还可以用于电炉、电磁炉等家电产品的温度控制，提高产品的使用舒适度和安全性。
此外，晶闸管还可以用于电动工具、电动车辆等产品的电路控制，提高产品的性能和可靠性。
晶闸管在电力系统、工业自动化、电子设备和家电产品等领域具有广泛的应用。
它能够实现电流和电压的精确控制，提高系统的稳定性和可靠性。
随着科技的不断进步，晶闸管的应用领域还将不断扩大，为人类的生活和工作带来更多的便利和效益。
晶闸管介绍及应用
二、 门极伏安特性 如图1—6所示，晶闸管的门极伏安特性是指门极与阴极之间J3结的伏安特性，同一电流系 列的晶闸管，其门极伏安特性分散性很大,并非一条曲线，而是极限高阻门极伏安特性和极限 低阻门极伏安特性之间的一个区域，又称门极伏安特性区域。触发电路提供的触发电压、触 发电流和触发功率都应限制在门极伏安特性曲线中的可靠触发区域内。
式中 α 1、α 2 是V1、V2晶体管的电流放大倍数，I co 是晶闸管的漏电流。
1）Ig=0，由于α 1、α 2都很小，α 1+α 2≈0， 则I a= I co，只有漏电流，晶闸管阻断。
2）Ig>0，α 1、α 2增大，α 1+α 2≈1， 则I a≈∞，形成电流正反馈，晶闸管导通。
晶闸管导通的正反馈过程为：
1
I d=
2
2
0 3 I md t
= Im 3
I =
1 2
2 0
3 I m 2d t
= Im 3
波形系数
I
Kf =
Id
允许电流平均值
Id = 1.57I TAV Kf
1 .57
Id = 1.57I TAV =100A 1.57
Id = 1.57I TAV =70.7A
2.22
2.22
100A器件只能当70A使用
Id = 1.57I TAV =141.4A
1.11
1.11
100A器件可当141.4A使用
Id = 1.57I TAV =90.7A
1.73
1.73
100A器件可当90.7A使用
输出波形的面积增加到原来的2倍，平均值增加到原来的2倍，有效值增加到原来的 2
晶闸管的类型及应用
晶闸管的类型及应用晶闸管（Thyristor）是一种半导体器件，是由四个层状结构的PNPN结构组成的，其中两个PN结为控制极，另外两个PN结为输出极。
常见的晶闸管有三个主要类型，分别为可控硅（SCR）、双向可控硅（Triac）和反向可控三极晶闸管（RCT）。
可控硅（SCR）是晶闸管的一种常见类型，它只允许电流在一个方向上流动。
当控制极施加一个正脉冲时，SCR被打开并允许电流通过，直到电流降至零或检测到负脉冲为止。
SCR具有非常高的电流承载能力和耐压能力，因此在高功率控制和电力系统应用中被广泛使用。
它们常用于电机调速、电压调节、充电电路等领域。
双向可控硅（Triac）是一种双向可控晶闸管，它可以在电流的正半周期和负半周期中都可以导通。
Triac可以用来控制交流电设备的功率，如调光器、热控器、电动工具等。
由于Triac具有双向导通性，它也可以用于交流电的改变相位控制。
反向可控三极晶闸管（RCT）是一种在一定的工作原理下使用的特殊晶闸管，它具有单向导通的特性。
在电流正半周期时，RCT工作状态与普通SCR相同，但在电流负半周期时，它会停止导通。
因此，RCT通常用于需要有选择地控制交流电流的电路，如液压泵控制、交流电弧焊机等。
晶闸管是半导体器件的一种，优点包括可靠性高、寿命长、易于控制，并且可承受高电流和高压。
因此，晶闸管在许多应用中都发挥了重要作用。
首先，晶闸管常用于交流电控制。
例如，通过对晶闸管的触发电压和触发角进行调整，可以精确地控制交流电的导通时间，从而实现交流电的调光、温度控制等功能。
其次，晶闸管广泛应用于电机控制。
通过晶闸管，可以实现电动机的调速和反转控制。
这在许多工业和家用设备中都有应用，如风扇、空调、洗衣机等。
此外，晶闸管还常用于直流变交流的逆变电路中。
逆变器将直流电转换为交流电，使得直流电源可以用于交流设备。
晶闸管的可控性和高电流承载能力使其成为逆变器的关键组件之一。
除此之外，晶闸管还有一些特殊应用。
常见晶闸管的原理与运用
(一）普通晶闸管普通晶闸管（SCR）是由PNPN四层半导体材料构成的三端半导体器件，三个引出端分另为阳极A、阴极K和门极G、图8-4是其电路图形符号。
普通晶闸管的阳极与阴极之间具有单向导电的性能，其内部可以等效为由一只PNP晶闸管和一只NPN晶闸管组成的组合管，如图8-5所示。
当晶闸管反向连接（即A极接电源负端，K极接电源正端）时，无论门极G 所加电压是什么极性，晶闸管均处于阻断状态。
当晶闸管正向连接（即A极接电源正端，K极接电源负端）时，若门极G所加触发电压为负时，则晶闸管也不导通，只有其门极G加上适当的正向触发电压时，晶闸管才能由阻断状态变为导通状态。
此时，晶闸管阳极A极与阴极K极之间呈低阻导通状态，A、K 极之间压降约为1V。
普通晶闸管受触发导通后，其门极G即使失去触发电压，只要阳极A和阴极K 之间仍保持正向电压，晶闸管将维持低阻导通状态。
只有把阳极A电压撤除或阳极A、阴极K之间电压极性发生改变（如交流过零）时，普通晶闸管才由低阻导通状态转换为高阻阻断状态。
普通晶闸管一旦阻断，即使其阳极A与阴极K之间又重新加上正向电压，仍需在门极G和阴极K之间重新加上正向触发电压后方可导通。
普通晶闸管的导通与阻断状态相当于开关的闭合和断开状态，用它可以制成无触点电子开关，去控制直流电源电路。
（二）双向晶闸管双向晶闸管（TRIAC）是由NPNPN五层半导体材料构成的，相当于两只普通晶闸管反相并联，它也有三个电极，分别是主电极T1、主电极T2和门极G。
图8-6是双向晶闸管的结构和等效电路，图8-7是其电路图形符号。
双向晶闸管可以双向导通，即门极加上正或负的触发电压，均能触发双向晶闸管正、反两个方向导通。
图8-8是其触发状态。
当门极G和主电极T2相对于主电极T1的电压为正（V T2＞V T1、V G＞V T1）或门极G和主电极T1相对于主电极T2的电压为负（V T1＜V T2、V G＜V T2）时，晶闸管的导通方向为T2→T1此时T2为阳极，T1为阴极。
晶闸管应用指南
晶闸管应用指南晶闸管是一种重要的电力电子器件，具有可控整流、可控逆变和可控断流等特点。
它广泛应用于各种电源控制、电动机驱动、电能质量调节等领域。
本文将为读者提供关于晶闸管的基本知识以及其在不同应用领域的应用指南。
一、晶闸管的工作原理及特点晶闸管是由四层交替的PNPN型结构组成，其主要部分包括控制极、阳极和阴极。
晶闸管的关键特点是可控性，即能够通过控制极对其进行控制。
当控制极施加一个触发脉冲信号时，晶闸管将导通，电流可以通过晶闸管流动；当控制极不施加触发脉冲信号时，晶闸管处于关断状态，无法导通。
晶闸管具有以下主要特点：1. 高功率处理能力：晶闸管能够承受较高的电流和电压，因此适用于高功率电子设备。
2. 可控性：晶闸管通过控制极的触发脉冲信号，可以实现对其导通和关断的控制，从而实现对电流的控制。
3. 快速开关速度：晶闸管开关速度快，能够在短时间内完成导通和关断操作。
4. 可靠性高：晶闸管结构简单，不易损坏，具有较高的可靠性。
二、晶闸管的应用领域晶闸管广泛应用于各种领域，以下介绍其中几个重要的应用领域：1. 电源控制：晶闸管可以用作交流电源控制器，实现对交流电源的整流、变压和稳压等控制，为各种电子设备提供可靠的电源。
2. 电机控制：晶闸管可以用作电机驱动器，实现对电机的启动、停止、调速和反向等控制，广泛应用于工业自动化和机械设备。
3. 电能质量调节：晶闸管可以用于电能质量调节，如电压调节、电流调节和功率因数校正等，提高电力系统的稳定性和可靠性。
4. 频率变换器：晶闸管可以用于频率变换器，将输入电源的频率转换成输出电源的频率，适用于交流电机调速和无级调速等应用。
5. 电力传输与分配：晶闸管可以用于电力传输和分配，实现对电力系统的电压和电流的控制和平衡。
第六章晶闸管及其应用ppt课件
• 整流〔交流 直流） • 逆变〔直流 交流）
• 变频〔交流 交流） • 斩波〔直流 直流）
此外还可作无触点开关. 等。
一、晶闸管的结构、符号
构造
A〔阳极）
三
P1
四
个
层
N1
PN
半
结
导
P2
体
G〔控制极）
符号
N2
. K〔阴极）
A
A
+
A
P1
P
IA
P1 N1
N1
NN
P2 T1
G
P2 G
G
PP
IG
0.45U21c2oαs
由公式可知：ILU RL L0.4U 5 R2 L1c 2o αs
改变控制角 ，可改变输出电压Uo。
.
2、 单相半控桥式整流电路
1. 电路 2. 工作原理 (1)电压u 为正半周时
T1和D2承受正向 电压。 T1控制极加触 发电压, 则T1和D2导 通，电流的通路为
a T1 RL D2
.
晶闸管导通的条件： 1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向
电压。 2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向
电压或正向脉冲(正向触发电压)。 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。
晶闸管关断的条件： 1. 降低阳极与阴极间的电压，使通过晶闸管的
电流小于维持电流IH 2. 阳极与阴极间的电压减小为零 3.将阳极和阴极间加反相电压
.
§6.2 晶闸管整流电路
一、 单相可控整流电路
1、单相半波可控整流电路
（1〕电路及工作原理uG
A
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