电工学(第七版)_秦曾煌_全套课件_19电力电子技术-1

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。
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(3) 伏安特性
I f (U )曲线
I
IF 正向平均电流
晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性, 但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调 压及开关等方面。 优点：
体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、 操作方便、寿命长、 容量大(正向平均电流达千安、 正向耐压达数千伏)。
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1. 普通晶闸管
(1) 基本结构
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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1. 普通晶闸管 (1) 基本结构
晶闸管的构造和外形
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(2) 工作原理
A
β 1β 2iG
T1
iG
iB 2
G+
_EG
R
β 2iG
T2
EA
+ _
K
EA > 0、EG > 0
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电力电子器件的符号
A
A
A
C
D
C
G
G
B G
G
K
K
K
E
S
E
D
T
GTO GTR VDMOS IGBT
电力电子器件的主要性能指标
电压、电流、工作频率。
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19.1.2 晶闸管（Silicon Controlled Rectifier）
晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率 半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展 到强电领域。
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。
四
A
层
半
导
G
体
A 阳极
P1 N1 P2 N2
K (b) 符号
(a) 结构 K 阴极
晶闸管的结构及符号
三 个
PN
结 GG
控制极
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A
A
P1
P
+A IA
N1
NN
P1 P2T1
N1
G
P2 G N2
PPG
IG
N
N1 P2 T2
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如果正弦半波电流的最大值为Im, 则
IF
1 2π
π 0
Im
sintd (t )
Im π
i
IF
O
2
t
普通晶闸管IF为1A — 1000A。 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。
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晶闸管型号及其含义 KP
形成正反馈过程
iB2 iG
iC2 2iG iB1
iC1 β1iC2
12iG iB2
晶闸管导通后，去 掉EG ， 依靠正反馈, 仍可维持导通状态。
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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)。
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19.1 电力电子器件
19.1.1 电力电子器件的分类
1. 不控器件 器件的导通和关断无可控功能。如整流二极管(D)。 2. 半控器件 器件的导通可控,但关断不可控。如普通晶闸管(T)。 3. 全控器件 器件的导通和关断均具可控的功能。如可关断晶闸 管(GTO) 、功率晶体管(GTR) 、功率场效晶体管 (VDMOS)及绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
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3. 可关断晶闸管 符号： A
GTO G
K
iA
A
R
Leabharlann Baidu
特点： 控制极加正触发信号，
晶闸管导通； 控制极加负触发信号，
晶闸管关断。
iG
G
K
iG
EA
iA
GTO全控示意图
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19.1.3 功率晶体管、功率场效晶体管和绝缘栅双极
晶体管 1. 功率晶体管
这种晶体管主要作为功率开关使用。 2. 功率场效晶体管
这种场效晶体管的 漏极电流较大，可达几 百A; 耐压较高，漏源 电压可达千伏；效率较 高、速度较快。
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3. 绝缘栅双极型晶体 管 这种晶体管综合了功率晶体管和功率场效晶体管 的优点，具有较高的电压与电流和工作频率，其关断 时间可缩短到 40 ns。
一般UDRM 比正向转折电压UBO低100V 。 ② 反向重复峰值电压 URRM
晶闸管控制极开路时,可以重复加在晶闸管两端的 反向峰值电压。
一般URRM 比反向转折电压|UBR|低100V 。
③ 正向平均电流 IF
环境温度为40°C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。
维持电流
UBR URRM
IH
反向转折电压
O U
_+
反向特性
+_
IG2 > IG1 > IG0 IG2 IG1 IG0
UDRMUBO U
正向转折电压 正向特性
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(4) 主要参数 ① 正向重复峰值电压 UDRM
晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,可以重复加 在晶闸管两端的正向峰值电压。
导通时平均电压组别 共九级, 用字母A~I表示0.4~1.2V
额定电压,用百位或千位数表示
取UDRM或URRM较小者
额定正向平均电流(IF)
普通型 (晶闸管类型) P--普通晶闸管 K--快速晶闸管
晶闸管 S--双向晶闸管
如KP5-7表示额定正向平均电流为5A, 额定电压为700V。
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形成正反馈过程
iB2 iG
iC2 2iG iB1
iC1 β1iC2
12iG iB2
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。
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(2) 工作原理 A
β 1β 2iG T1
iG iB 2
G
+ _EG
R
β 2iG
T2
EA
+ _
K EA > 0、EG > 0
2. 双向晶闸管
(1) 结构
A2
A2第二电极 特点：
N PN
N
T
N PN
G控制极
相当于两个 晶闸管反向并 联，两者共用 一个控制极。
G
(2)工作原理 A1
A1第一电极 符号
晶闸管双向 触发导通。
UA2>UA1时 控制极相对于A1加正脉 冲，uGA1> 0，晶闸管正向 导通，电流从A2流向A1。
UA2<UA1时 控制极相对于A1加负脉 冲，uGA1< 0，晶闸管反向 导通，电流从A1流向A2。