第11章 电力电子器件( 晶闸管及其应用)
电力电子器件晶闸管
式中α1和α2分别是晶体管V1和V2 的共基极电流增益；ICBO1和ICBO2 分别是V1和V2的共基极漏电流。 由以上式可得 ：
IA =
α 2 I G + I CBO1 + I CBO2
1−(α1 +α 2 )
（1-5）
晶闸管的结构与工作原理
在低发射极电流下α 是很小的，而当发射极电流建立 起来之后，α 迅速增大。 阻断状态： 阻断状态：IG=0，α1+α2很小。流过晶闸管的漏电流稍 大于两个晶体管漏电流之和。 开通状态： 开通状态 ： 注入触发电流使晶体管的发射极电流增大 以致 α 1+α2 趋近于1的话，流过晶闸管的电流IA ，将趋 近于无穷大，实现饱和导通。IA实际由外电路决定。
半控型器件（ 半控型器件（Thyristor） ） ——通过控制信号可以控制其导通而不能控制 其关断。 全控型器件（ 全控型器件（IGBT，MOSFET，GTO，IGCT) ， ， ， ) ——通过控制信号既可控制其导通又可控制其关 断，又称自关断器件。 不可控器件( 不可控器件(Power Diode) ) ——不能用控制信号来控制其通断, 因此也就不 需要驱动电路。
反向重复峰值电压URRM 反向重复峰值电压
——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。
通态（峰值）电压 通态（峰值）电压UT
——晶闸管通以某一规定倍数的额定通 态平均电流时的瞬态峰值电压。
2）电流定额
4.2.3
晶闸管的主要参数
通态平均电流 IT(AV） ）
——在环境温度为40°C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 最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定 最大工频正弦半波电流的平均值 电流的参数。
电力电子器件大全及使用方法详解
电力电子器件大全及使用方法详解一、二极管二极管是一种常见的电力电子器件，它可以实现电流的整流功能。
二极管具有单向导电性，即只有当正向电压施加在二极管上时，电流才能够流过二极管。
二极管常用于交流电转直流电的整流电路中。
使用方法：将二极管的正极连接到正电压，负极连接到负电压即可。
需要注意的是，二极管具有正向电压降(Vf)，在正向导通状态下会有一定的电压降，需要根据实际需求选择合适的二极管。
二、晶闸管晶闸管是一种可控硅器件，具有正向导通和反向封锁两种状态。
晶闸管通过控制门极电流来实现正向导通状态，控制门极电流为零时处于反向封锁状态。
晶闸管常用于高功率电流的开关和整流电路中。
使用方法：将晶闸管的端子正确连接，再通过控制晶闸管的门极电流来控制其导通和封锁状态。
在选择晶闸管时，需要考虑其额定电压和额定电流是否满足实际需求。
三、功率场效应管(MOSFET)功率场效应管是一种电压控制的开关器件，具有低导通电阻、快速开关速度和高电压容忍等优点。
功率MOSFET广泛应用于直流-直流转换器、交流-直流变换器和电源开关等电力电子领域。
使用方法：将功率MOSFET的源极与负极连接，漏极与负载连接，控制其栅极电压来控制其导通和截止状态。
在选择功率MOSFET时，需要考虑其额定电压、额定电流和导通电阻等参数是否满足实际需求。
四、IGBTIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种中压、大功率的开关器件，它具有MOSFET和晶闸管的优点。
IGBT可以实现高压和高电流的控制，广泛应用于电力电子变换器、交流调速器和逆变器等领域。
使用方法：将IGBT的集电极与源极连接，发射极与负载连接，通过控制栅极电压来控制IGBT的导通和截止状态。
在选择IGBT时，需要考虑其额定电压、额定电流和导通电阻等参数是否满足实际需求。
总结：电力电子器件包括二极管、晶闸管、功率MOSFET和IGBT等，它们在电力电子领域中具有重要的应用。
电力电子技术及其应用
电力电子技术及其应用在现代科技飞速发展的时代，电力电子技术犹如一颗璀璨的明星，在众多领域发挥着至关重要的作用。
从日常生活中的电子设备到大型工业生产，电力电子技术的身影无处不在。
电力电子技术，简单来说，就是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
它将传统的电力技术与现代电子技术相结合，实现了对电能高效、精确的处理和控制。
电力电子器件是电力电子技术的核心。
从早期的晶闸管，到后来的功率晶体管、场效应管，再到如今广泛应用的绝缘栅双极型晶体管（IGBT），电力电子器件不断更新换代，性能也日益优越。
这些器件能够承受高电压、大电流，并具有快速的开关速度，使得电能的变换更加高效和可靠。
在电源领域，电力电子技术的应用极为广泛。
我们日常使用的手机充电器、笔记本电脑电源适配器等，都是基于电力电子技术实现的。
通过将交流电转换为直流电，并调整电压和电流的大小，为各种电子设备提供稳定、适配的电源。
而在工业生产中，大型的不间断电源（UPS）系统能够在电网出现故障时，迅速为关键设备提供持续的电力供应，保障生产的正常进行。
在交通运输领域，电力电子技术也有着突出的表现。
电动汽车的快速发展离不开电力电子技术的支持。
电动汽车的驱动系统中，需要将电池提供的直流电转换为交流电来驱动电机运转，同时还需要对电池进行充电管理，以保证电池的寿命和性能。
此外，轨道交通中的电力牵引系统也大量采用了电力电子技术，实现了电能的高效利用和列车的精准控制。
在可再生能源领域，电力电子技术更是发挥着关键作用。
太阳能光伏发电和风力发电等可再生能源的输出通常是不稳定的直流电，需要通过电力电子装置将其转换为交流电，并与电网实现连接和并网运行。
同时，为了提高能源的利用效率，还需要进行最大功率点跟踪（MPPT）控制，确保在不同的环境条件下，能源的输出达到最大值。
在电机调速领域，电力电子技术同样不可或缺。
传统的交流电机调速方法效率低下，而采用电力电子变频器可以实现对电机转速的精确控制，不仅提高了电机的运行效率，还降低了能耗。
《晶闸管及其应用》课件
《晶闸管及其应用》PPT课件
目 录
• 晶闸管简介 • 晶闸管类型与参数 • 晶闸管应用 • 晶闸管电路设计 • 晶闸管使用注意事项
01
晶闸管简介
晶闸管定义
总结词
晶闸管是一种大功率半导体器件，具有单向导电性。
详细描述
晶闸管是一种由半导体材料制成的电子器件，其工作原理基于半导体的PN结。 它具有单向导电性，即只允许电流在一个方向上流动，而在另一个方向上则截 止。
详细描述
晶闸管作为电力电子器件，在电力系统、工业自动化、新能源等领域发挥着重要作用。通过整流技术，可以将交 流电转换为直流电，满足各种电子设备和电器的需求。逆变技术则将直流电转换为交流电，用于驱动电机、照明 等设备。此外，晶闸管还可以用于开关电路，实现电源的通断控制。
电机控制应用
总结词
晶闸管在电机控制领域应用广泛，可以实现电机的调速和正反转控制。
斩波电路设计
总结词
斩波电路是利用晶闸管快速导通和关断特性 ，将直流电转换为脉冲信号的电路。
详细描述
斩波电路设计主要考虑晶闸管的触发角、关 断角和脉冲宽度等因素，以实现斩波效果。 斩波电路常用于调节电源的输出电压或电流 ，以达到节能或调节系统性能的目的。
05
晶闸管使用注意事项
安全操作注意事项
01 操作前应穿戴好防护用具，确保工作区域 安全。
晶闸管工作原理
总结词
晶闸管由P1、N1、P2、N2四个层构成，利用内部电荷的移 动实现电流的控制。
详细描述
晶闸管由P型半导体和N型半导体交错排列形成P1、N1、P2 、N2四个层。当晶闸管两端加上正向电压时，空穴和电子分 别在P1层和N1层中形成，并形成电流。当晶闸管两端加上反 向电压时，空穴和电子在P2层和N2层中形成，但由于内部电 荷的移动被阻止，电流无法通过。
晶闸管及其应用《模拟电子技术基础》课件(全集)
利用逆变技术将直流电转换为交流 电，为电子设备提供电源。
04
04 晶闸管与其他电子元件的 比较
与二极管的比较
总结词
二极管与晶闸管在结构和工作原理上存在显著差异。
详细描述
二极管是由一个PN结组成的半导体器件，具有单向导电性，主要用于整流、检波和保护等电路中。而 晶闸管则是由三个PN结组成的半导体器件，具有可控的单向导电性，主要用于可控整流、开关和调压 等电路中。
晶闸管工作原理
总结词
晶闸管通过控制门极电压实现对其通断的控制。
详细描述
当在晶闸管的门极施加适当的正向电压时，晶闸管内部的空穴和电子在强电场的作用下分别向阴极和阳极运动， 形成正向电流。这个电流使晶闸管内部的PN结处于导通状态，允许电流通过。当门极施加反向电压时，晶闸管 内部的PN结处于截止状态，电流无法通过。
未来展望与研究方向
新材料与新工艺
研究新型半导体材料和制程技术，提高 晶闸管的性能和可靠性，以满足不断发
展的应用需求。
集成化与模块化
推动晶闸管的集成化和模块化发展， 简化电路设计和系统搭建，降低成本
并提高可靠性。
高频率、大容量
研究实现更高工作频率和更大容量的 晶闸管，提升电力电子系统的转换效 率和应用范围。
1970-1980年代
随着电力电子技术的快速发展，晶闸管在变频器、 电机控制等领域得到广泛应用。
ABCD
1950-1960年代
晶闸管技术逐渐成熟，开始应用于工业控制和电 力电子领域。
1990年代至今
晶闸管技术不断创新，新型材料和工艺的应用提 高了其性能和可靠性，拓宽了应用领域。
晶闸管的应用前景
新能源领域
02 晶闸管特性
晶闸管的发展及其应用
目 录第一章 电力电子技术简介及其器件发展 (1)第二章 晶闸管 (2)2.1 晶闸管的产生及符号 (2)2.2晶闸管的导通与关断条件 (3)2.3 晶闸管的工作原理 (4)2.4 晶闸管的阳极伏安特性 (5)2.5 晶闸管的主要参数 (6)2.5.1 晶闸管的重复峰值电压 (7)2.5.2晶闸管的额定通态平均电流额定电流T I （AV ） (7)2.6 通态平均电压T U （AV ） (8)2.7 门极触发电压GT U 和门极触发电流GT I (8)2.8 维持电流H T (9)2.8 掣住电流L I (9)2.9 断态电压临界上升率du ／dt (9)2.10 通态电流临界上升率di ／dt (10)第三章 双向晶闸管及其派生晶闸管 (11)3.1 双向晶闸管 (11)3.2 快速晶闸管 (12)3.4 光控晶闸管 (13)第四章 晶闸管的保护与串并联使用 (14)4.1 过电压保护 (14)4.1.1操作过电压 (14)4.1.2雷击过电压 (15)4.1.3换相过电压 (15)4.1.4关断过电压 (15)4.2 过电压保护措施 (15)4.2.1操作过电压的保护 (15)4.2.2浪涌（雷击）过电压的保护 (15)4.2.3 过电流保护 (17)4.4 晶闸管的串、并联 (18)第五章 晶闸管应用实例 (19)5.1 单相全控桥式整流电路 (19)5.2 三相全控桥式整流电路 (20)总结 (22)参考文献 (23)第一章电力电子技术简介及其器件发展第一章电力电子技术简介及其器件发展电力电子技术，即由国际电工委员会命名的，一门将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路进而实现电能的变换和控制的完整学科。
突出对“电力”的变换，变换的功率可以大到数百甚至数千兆瓦，也可以小到几瓦或更小。
电力电子技术包括电力电子器件、变流电路和控制技术3个部分，其中电力电子器件是基础，变流电路是电力电子技术的核心。
电力系统中的电力电子器件及其应用
电力系统中的电力电子器件及其应用在当今高度依赖电力的社会中，电力系统的稳定运行和高效发展至关重要。
电力电子器件作为电力系统中的关键组成部分，正发挥着日益重要的作用。
它们的出现和应用，为电力系统的优化、控制和能源转换带来了革命性的变化。
电力电子器件是一种能够对电能进行高效控制和转换的半导体器件。
常见的电力电子器件包括二极管、晶闸管、晶体管（如 MOSFET 和IGBT）等。
这些器件具有不同的特性和性能，适用于各种不同的电力系统应用场景。
二极管是最简单的电力电子器件之一，它只允许电流单向通过。
在电力系统中，二极管常用于整流电路，将交流电转换为直流电。
例如，在电源适配器中，二极管将交流市电整流为直流电，为电子设备提供稳定的电源。
晶闸管则是一种具有可控导通特性的器件。
通过施加合适的触发信号，可以控制晶闸管的导通和关断。
晶闸管在电力系统中的应用非常广泛，如用于高压直流输电系统中的换流器、无功补偿装置等。
通过控制晶闸管的导通角，可以实现对交流电压和电流的调节，从而达到控制无功功率和提高电能质量的目的。
MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和 IGBT（绝缘栅双极型晶体管）是现代电力电子系统中常用的晶体管器件。
它们具有开关速度快、导通电阻小、驱动功率低等优点。
MOSFET 适用于高频、小功率的应用场景，如开关电源、电动汽车充电器等。
IGBT 则在中大功率的电力变换领域表现出色，如变频器、新能源发电系统中的逆变器等。
在电力系统中，电力电子器件的应用范围十分广泛。
首先，在发电环节，可再生能源的开发和利用离不开电力电子技术。
例如，太阳能光伏发电系统中，通过电力电子逆变器将太阳能电池板产生的直流电转换为交流电并并入电网。
风力发电系统中，电力电子变流器用于控制风机转速，实现最大功率跟踪，同时将风机发出的交流电转换为符合电网要求的电能。
在输电环节，高压直流输电技术凭借其输电距离远、输电容量大、损耗低等优势，成为了远距离大容量输电的重要手段。
电力电子器件与应用
电力电子器件与应用电力电子技术是现代电气工程领域中的重要分支，它主要研究与应用电子器件在电力系统中的转换、调节和控制技术。
电力电子器件的发展和应用，对于提高电力系统的效率、稳定性和可靠性具有重要意义。
本文将从电力电子器件的基本原理、常见的电力电子器件和其应用领域等方面进行探讨。
一、电力电子器件的基本原理电力电子器件是指能够将电力信号进行转换、调节和控制的电子器件。
其基本原理是利用半导体器件的导通和截止特性，通过不同的电路拓扑结构，实现对电力信号的处理。
常见的电力电子器件包括二极管、晶闸管、可控硅、IGBT和MOSFET等。
二、常见的电力电子器件1. 二极管：二极管是一种最简单的电力电子器件，其具有单向导电性。
它常用于整流电路中，将交流电信号转换为直流电信号。
2. 晶闸管：晶闸管是一种具有双向导电性的电力电子器件。
它具有可控性，可以通过控制电压或电流来实现导通和截止。
晶闸管广泛应用于交流电调节、交流电转换和交流电控制等领域。
3. 可控硅：可控硅是一种具有单向导电性和可控性的电力电子器件。
它可以通过控制触发信号来实现导通和截止。
可控硅常用于交流电调节和交流电控制等应用中。
4. IGBT：IGBT是一种综合了MOSFET和可控硅特性的电力电子器件。
它具有高压、高电流和高频率的特点，广泛应用于交流电调节、交流电转换和电力传输等领域。
5. MOSFET：MOSFET是一种具有双向导电性和可控性的电力电子器件。
它具有高速开关和低功耗的特点，常用于直流电调节、直流电转换和电力传输等应用中。
三、电力电子器件的应用领域电力电子器件在电力系统中的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：1. 电力调节：电力电子器件可以通过调节电压、电流和频率等参数，实现对电力系统的调节。
例如，通过调节晶闸管和可控硅的触发角度，可以实现对交流电的调节，提高电力系统的稳定性和可靠性。
2. 电力转换：电力电子器件可以将不同形式的电力信号进行转换，实现能量的传输和转换。
电路中的电力电子器件与应用
电路中的电力电子器件与应用电力电子器件是构成电力电子系统的核心组成部分，在电力转换和控制中发挥着至关重要的作用。
本文将介绍一些常见的电力电子器件，并探讨它们在电路中的应用。
一、二极管（Diode）二极管是最简单的电力电子器件之一，它具有单向导电特性。
在电路中，二极管常用于整流电路，将交流电转换为直流电。
此外，二极管还可以用作过电压保护装置，以保护其他电子元件不受过电压的损害。
二、晶闸管（Thyristor）晶闸管是一种控制型二极管，具有可控的导通和截止特性。
在电力电子系统中，晶闸管广泛应用于交流电控制领域。
通过控制晶闸管的触发方式和触发角，可以实现对交流电的精确控制，用于变频调速、电流调节等方面。
三、可控硅（SCR）可控硅是一种具有双向导电特性的晶闸管。
与晶闸管相比，可控硅增加了反向导通能力，可以实现交流电的双向控制。
可控硅在电动机控制、电源开关等领域有广泛应用。
四、功率场效应晶体管（Power MOSFET）功率MOSFET是一种常用的电力电子开关器件。
它具有低导通电阻和高开关速度的特点，可实现高效率的功率传递。
功率MOSFET在电力电子转换系统中常用于开关电源、直流电机驱动等应用。
五、电力管（Power Transistor）电力管是具有较大功率承载能力的晶体管。
在高功率放大和开关电路中，电力管具有重要作用。
它可以放大或开关大电流，广泛应用于音频放大器、电力调制器等电路中。
六、电容（Capacitor）电容是一种储存电能的器件，具有储电和隔直流的特性。
在电力转换和滤波电路中，电容被广泛应用。
它可以储存电能，平滑电压波动，并降低电路中的噪声。
七、电感（Inductor）电感是一种储存磁能的器件，具有感应电压和滤波的作用。
在电力电子系统中，电感常被用于电源滤波、变压器和电感驱动等应用，用以改变电流和电压的大小。
综上所述，电力电子器件在电路中扮演着不可或缺的角色。
通过合理选择和应用这些器件，我们可以实现电能的高效转换、精确控制和稳定输出。
电力电子器件与应用
电力电子器件与应用电力电子技术是指将半导体器件和功率电子器件应用于电力系统和电力设备中，用以实现能量转换、电力控制和电力传递的技术。
随着科技的进步，电力电子技术在能源、交通、通信等领域得到广泛应用，对于推动社会发展和提高生活质量起到至关重要的作用。
一、电力电子器件的分类电力电子器件根据其功能和不同应用领域可分为多种类型，以下将对其中几种重要的电力电子器件进行简要介绍。
1. 变流器（Inverter）变流器是最常见的电力电子器件之一。
其主要功能是将直流电能转换为交流电能，或者将交流电能转换为直流电能。
变流器广泛应用于电能供应、电机驱动和光伏发电等领域，为能源的有效利用和电力系统的稳定运行提供了便利。
2. 整流器（Rectifier）整流器的主要功能是将交流电能转换为直流电能。
在电力系统中，整流器被广泛应用于直流输电、直流电机驱动和电池充电等方面。
此外，整流器还常用于调节电能质量，提高电力系统的稳定性。
3. 逆变器（Converter）逆变器是一种功率电子器件，其主要功能是将直流电能转换为交流电能，频率可以根据需要进行调整。
逆变器被广泛应用于太阳能发电、风力发电、UPS电源等领域，为可再生能源的利用和电力系统的稳定提供了支持。
二、电力电子器件的应用领域电力电子器件在各个领域的应用越来越广泛，以下将对其中几个重要的领域进行介绍。
1. 新能源发电随着环境保护意识的增强和对能源的依赖度的降低，新能源发电逐渐成为了人们关注的焦点。
光伏发电和风力发电是常见的新能源发电方式，而电力电子器件的应用则是实现这些发电方式的关键。
变流器和逆变器的应用能够将太阳能和风能转化为交流电能，并注入电力系统中，从而实现清洁能源的利用。
2. 电动汽车电动汽车已经成为未来交通的发展趋势。
电力电子器件在电动汽车中的作用不可忽视。
充电器、驱动系统和电池管理系统等均需要电力电子器件的支持，以实现电能转换、电力控制和电能储存等功能。
电力电子技术的应用使得电动汽车具备了高效、环保和可靠的特点。
电工电子技术教案11-模块十一 电力电子技术
电工电子技术及应用教案（83）【课题编号】83-11-01【课题名称】认识晶闸管【教学目标】知识传授目标：1.掌握晶闸管的结构和电路符号。
2.理解晶闸管的工作原理。
3.解晶闸管的特性、国产晶闸管型号及其含义及主要参数。
能力培养目标1.培养学生的抽象思维能力。
2.养成一定的动手实践能力。
【教学重点】晶闸管的工作原理和应用技术。
【难点分析】晶闸管的结构和种类，晶闸管的伏安特性曲线及主要参数。
【学情分析】学生的抽象思维能力较弱，不易直接讲解晶闸管的工作原理，就先通过演示实验，让学生观察到晶闸管的特性和应用，以激发他们的学习兴趣，从而引导他们掌握晶闸管的工作原理。
【教学方法】实验法、讲授法【教具资源】晶闸管及演示其导通的实验装置、多媒体课件【课时安排】1学时【教学过程】一、导入新课晶闸管是一种利用弱电控制强电的半导体器件，它使电子技术应用非常广泛。
国防军事、工业交通、农业商业、家用电器方面，无不渗透着电力电子技术的新成就。
二、讲授新课教学环节1 晶闸管的结构符号教师活动：投影晶闸管的多媒体动画。
学生活动：观察晶闸管的多媒体动画。
初步掌握晶闸管的结构和电路符号。
教学环节2 晶闸管的工作原理演示教师活动：演示晶闸管的触发导通实验学生活动：观察实验现象，理解晶闸管导通的条件和关断的条件。
讲解教师活动：重点讲解晶闸管内部可看成是两个三极管连结。
有触发信号时内部电路形成强烈的正反馈，其使迅速导通。
教学环节3晶闸管的伏安特性教师活动：投影晶闸管伏安特性曲线的多媒体课件。
学生活动：观察伏安特性曲线的转折点并理解原理。
教学环节4晶闸管的型号和主要参数教师活动：展示晶闸管的型号和主要参数学生活动：认真听讲，理解并记忆。
三、课堂小结教师与学生共同回顾晶闸管的结构、工作原理、伏安特性、晶闸管的型号以及主要参数，把分散的知识联系起来，综合理解晶闸管的特性。
四、课堂练习1.晶闸管是由半导体材料制成的可控电子开关。
（）2.晶闸管一旦导通后，其阳阴极伏安特性与整流二极管的正向伏安特性相似。
电力电子器件及应用(ppt 111页)
2）在P和N掺杂区之间夹入一层高阻N-型材料以形成PN-N结构，在相 同耐压条件下，新结构硅片厚度要薄得多，具有更好的恢复特性和较低 的正向导通压降，这种结构是目前快速二极管普遍采用的结构。
UFP
极管的动态特性，并且
I RP
往往专指反映通态和断
2V
UF
态之间转换过程的开关
O
tfr
t
特性。
UR
URP
图2-5 结型功率二极管的开关过程
电力电子技术
2．3．2 结型功率二极管的基本特性
IF
UF
d iF
dt
t rr
td
tf
t1:反向电 流达最大 值的时刻
tF t0
t0:正向 电流降 为零的 时刻
电力电子技术
2.1 电力电子器件的特点和分类
1．电力电子器件的特点
电力电子器件（Power Electronic Device）是指能实现电能的变换或控 制的电子器件。和信息系统中的电子器件相比，具有以下特点：
1）具有较大的耗散功率 因为具有较高的导通电流、阻断电压和阻断时
2）工作在开关状态 为本小了无的的散制降电导漏 热 因低 流 通电 ） 损工 流 压流 ， 耗作 过 降。在 造损 ； 。电使 成耗 导 电路用 的。 通 力中时 温关 时 电主一 升断 流 子要般 。时 过 器的都承 一 件发要定受 工热安的一 作源装电定时。散流的在体热，电开积器但压通较，只，和大以有但关（限很基断
采用保护电路防止电压和电流超过器件的极限值
晶闸管及其应用晶闸管及其应用[精品ppt课件]PPT文档54页
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55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
晶闸管及其应用晶闸管 及其应用[精品ppt课件]
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
电力电子技术电力电子器件及其应用课件
➢关断过程
关断损耗：一个开关周期内关
二极管从导通变为关断经过一个 反向恢复过程，期间有较大的反向 电流与明显的反向电压过冲。
断过程产生的损耗
Poff
1 T
t2 tF
uF
iFdt
延迟时间：td= t1- t0 电流下降时间：tf= t2- t1 反向恢复时间：trr= td+ tf 恢复特性的软度（恢复系数）：
温超过额定结温的不重复性最大正 向过载电流
26
1.3 晶闸管
晶闸管主要参数
➢动态参数
晶闸管的开通时间tgt与关断时间 tq：含义如前所述 断态电压临界上升率du/dt：额定结温与门极开路，不导
致晶闸管从断态到通态转换 的外加电压最大上升率。 通态电流临界上升率di/dt：指在规定条件下，晶闸管能承 受的最大通态电流上升率。 如电流上升太快，晶闸管开通瞬间，门极附近的小区域内 会有很大的电流集中，造成局部过热而使晶闸管损坏。
常用于交流回路的功率控 制
全控型
功率晶体管、 功率场效应晶体管、 绝缘栅双极晶体管、
门极可关断晶闸管
可以利用控制极控制器 件开通和关断；
广泛应用于各种现代电 力电子系统中
1
1.1 概述
按照器件控制参量特征分为两类
➢ 电流驱动型：控制端注入或者抽出电流来实现导通或 者关断的控制，如SCR、GTR、GTO
IG＝0，正向阻断； IG＝0，UAK>Ubo时硬开通 IG增大，转折电压降低 IG足够大，转折电压接近
二极管
➢ 反向特性－第Ⅲ象限
反向特性与二极管相似。
IG2>IG1>IG＝0
晶闸管的静态特性
20
1.3 晶闸管
晶闸管的静态特性
第11章电力电子器件晶闸管及其应用
D3
D4
-
该电路只用一只晶闸管，且其 上无反向电压。 晶闸管和负载上的电流相同。
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2）
+
T1
D1 D2
+
R
u
电路 特点
T2
L
u0
-
该电路接入电感性负载时，VD1、VD2 便起续流二极管作用。 由于VT1的阳极和VT2的阴极相连，两 管控制极必须加独立的触发信号。
动画 返回
20.2.3 三相半波可控整流电路
F
1 2 有效值： IT I m (I m sin t ) dt 2 2 0
有效值
平均值 = 1.57
不同 下有效值和平均值之比 0 0 30 60 90 120 150 180
返回
IT ITAV
1.57 1.66 1.88 2.22 2.78 3.99 0
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2）工作波形（加续流二极管后）
u2
0 t1
2
t
uG uL iL uT
t t
t
返回
20.2.2 单相半控桥式整流电路 1. 电路
2. 工作原理
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u> 0 ：
给T1控制极加触发 电压后电流的通路： u2 (A)
VT1 RL
+
A
u
T1
T2 RL D2
+ uo –
t
u2 < 0 时：可控硅承受反向电压不导通
u0 0 , uT u 。即：晶闸管反向阻断
返回
3) 电压、电流波形
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udt
2U sin td t
改变控制角，可改变输出电压U0。
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计算举例
设 u 110 2 sin t
V
RL 2
60
o
o
1 cos 60 则 U 0 0.45 110 2 = 37.2V
37.2 IL 18.6( A) 2
i B 2 iG
1 2 iG iB 2
K EA > 0、EG > 0
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。 返回
2. 工作原理
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A
正反馈过程:
β1β2 iG
VT1
G
iG
EG
iB 2
β 2 iG
VT2 EA
iC 2 iG i B1 iC 1 β i B 1
t
u2 < 0 时：可控硅承受反向电压不导通
u0 0 , uT u 。即：晶闸管反向阻断
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3) 电压、电流波形
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u2
uG uL uT
控制角
0 t1
2
t
t
t
t
动画
导通角
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4）输出电压及电流的平均值
1 U0 2
1 2
1 cos 0.45U 2 U0 I0 RL 由公式可知：
掌握电压平均值与控制角的关系。
3、了解单结晶体管及其触发电路的
工作原理。
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晶闸管 （Silicon Controlled Rectifier）
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一种可控单向导电开关（工作于开关状态 下的大功率电子器件）出现于70年代。它的出 现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域 。
优点：
体积小、重量轻、效率高无噪声、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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晶闸管关断的条件： 晶闸管正向导通后，若要使其关断（截
止），必须使可控硅阳极电流减小，直到正
反馈效应不能维持。
当EA下降到 0 或电源断开时，可控硅自
行关断
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11.1.2 晶闸管的伏安特性和主要参数
1. 伏安特性
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I f (U ) I
IF
C B IG3 > IG2 > IG1 IG3 IG2 IG1=0A
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2）工作波形（加续流二极管后）
u2
0 t1
2
t
uG t uL iL uT t
t
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20.2.2 单相半控桥式整流电路 1. 电路
2. 工作原理
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u> 0 ：
给T1控制极加触发 电压后电流的通路： u2 (A)
VT1 RL
A
+
u
T1 T2 RL D1 D2
重复峰值电压。一般取：
UDRM = URRM =（1 .5 ~ 2）U2M 其中1 .5 ~ 2为安全系数
根据UDRM 、URRM 选取晶闸管电压的额定值
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选晶闸管
ITAV 18.6(A)
IT 1.88 18.6 35(A)
ITAV
，
35 22.3( A) 1.57
– 分压比 ( 0.3~ 0.9 ) UP – 峰点电压 UD – PN结正向
导通压降
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3. 单结晶体管的伏安特性
UE 峰点电压 UP
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负阻区：UE>UP后， 大量空穴注入基区， 致使IE增加、UE反 而下降，出现负阻。
谷点电压 UV
0
V
I IF
IV
E
UV、IV(谷点电压、电流): UP(峰点电压)：
2
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t u
G
t u
L
t
u
T1
t
返回
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3）输出电压及电流的平均值 1 Uo udt
1
2Usintdt
1cos 0.9U 2
Uo Io RL
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两种常用可控整流电路
1）
+
T
+
D1
u
D2
RL
u0
电路 特点
D3
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11.2.4 三相桥式半控整流电路
1. 电路
T
–
0
u2
+
i0
T1
a
T2 b
T3
+
RL
u0
u
c
-
u2a u2b u2c
0
D1
D2
D3
t2 t1
2
t
2. 工作原理
动画
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11.3
触发电路
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11.3.1 单结晶体管结构及工作原理 1. 结构 B2 B2 RB2 （发射极） N （第二基极） E E P
计算给定下的 通态电流平均值 ITAV
查表（或计算）相应的电流有效值 IT
计算 IT对应的正弦半波电流平均值 ITAV’
( ITAV’=
IT
1.57 )
ITAV’ × K （K为保险系数） 选晶闸管的额定值
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晶闸管电压选择步骤
根据电源电压的峰值（U2M）,计算正、反向
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2）工作波形
u2
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t uG t uL t uT
t
返回
电感性负载（加续流二极管）
1）电路及工作原理
+ + uT – D
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+ R
L
u
–
uo
–
u > 0 时： D反向截止，不影响整流电路工作。 >
u 0 时： D正向导通,晶闸管承受反向电压关断, L释放能量形成的电流经D构成回路（续流）， 负载电压uo波形与电阻性负载相同。
u < 0 时, 晶闸管承受反向电压不导通, u0 = 0, uT = u ，故称可控整流。 返回
2）工作原理
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u2
uG
0 t1
2
t
u2 > 0 时 0t1 ,
t1 : 加触发信号，晶闸管承受正向电压导通
uo u , uT 0 。
u G 0，晶闸管不导通， uo 0, uT u 。
+ uo –
–
B
u2 (B)
T1、T2 --晶闸管 VD2
D1、D2 --晶体管
返回
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u < 0 时，给
T2控制极加触发电
A
u
T1
T2 RL
压后电流的通路： u2 (B)
VT2 RL
+ uo –
+
B
D1
D2
u2 (A)
VD1
动画
T1、T2 --晶闸管 D1、D2 --晶体管
返回
2）工作波形 u
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11.2 可控整流电路
11.2.1 单相半波可控整流 1. 电阻性负载
1) 电路
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T
+ + uT – RL u – + uo –
u < 0 时： u 若uG = 0，晶闸管不导通， o 0, uT u 。 控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导 通，
uo u , uT 0 。
欧姆接触
B1
PN结 （第一基极）
RB1
内部结构
管内基极 体电阻 等效电路
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B1
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2. 工作原理
B2 E
RB2
UE
< UA+UD = UP 时
PN结反偏，IE很小； A
RB1
uE UP时
UB B
PN结正向导通, IE迅速
UE
B1
增加。
RB1 UA UBB RB1 RB 2 UBB
URRM：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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IF： 正向平均电流
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最大工频 半波电流的平均值。 普通可控硅IF为1A — 1000A。
电子技 术
晶闸管及其应用
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第11章
11.1
11.2
晶闸管及其应用
晶闸管
可控整流电路
11.3 11.4 11.5
单结晶体管触发电路 晶闸管的保护 应用举例
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第11章
本章要求
晶闸管及其应用
1、了解晶闸管的基本结构、工作原 理、特性和主要参数。 2、理解可控整流电路的工作原理、
UBR URRM
IH
0 A
U UFRM UBO
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反向特性
正向特性
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2. 主要参数
UFRM：正向重复峰值电压（晶闸管耐压值）
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