电力电子学晶闸管及其基本电路

前者用于100A以下的元件，后者用于200A以上的元件（散热效果好）。
2) 内部结构 ——它是PNPN四层三端元件。
3) 符号（如图所示）
2. 工作原理 l 实验情况
1)晶闸管承受正向电压，开关S（控制极 ）断开，此时电灯不亮，晶闸管关断。
2)在控制极与阴极之间再加上正向电压 （S接通），电灯发亮，晶闸管导通。
10.1.2 其它电力半导体器件
➢ 双向晶闸管 ➢ 可关断晶闸管 ➢ 功率晶体管 ➢ 整流二极管
1. 双向晶闸管（TRIAC）
l 特点 1) 三端子NPNPN元件； 2) 采用交流电源； 3) 相当于两只普通晶闸管反并联； 4) 双向控制，简化触发电路； 5) 成本低，可靠性好； 6) 主要应用于家用电器控制，调节交流电压。
IH
IH1120C 12IH2 25C
5. 型号及其含义（国产晶闸管）
3 CT /
U DRM
IT
可控整流元件
N型硅材料
例如：
三个电极
3CT50/500（ 为50A， 为500V）；
KP5-7（K—晶闸管，P—普通型，额定电流5A，额定电压700V）。
IT
U DRM
6. 判别管子的好坏 用万用表的欧姆档来判别管子的好坏。
3) （额定通态或正向平均电流，简称额定电流）——在环境温度不大
于40℃和标U准R散RM热及全导通时，晶闸管可以连续通过的工频正弦半波电流（
在一个周期内）的平均值。
U BR
“多少安的晶闸管”
IT
➢ 正弦半波电流的平均值
IT21 0 Imsi ntd (t)Im
➢ 正弦半波电流的有效值 ➢ 波形系数
l 符号(如图所示)
l 工作原理 1) 门极无信号时， 2) 导通条件：① ②
、 不导电。 "+" ， "-"，G "+"
"-"， "+"，G "-"
l 电压波形图(如图所示)
MT1 MT2
MT2
MT1
MT2
MT1
2. 可关断晶闸管（GTO）
l 特点 1) 控制极控制元件的导通和关断，所需
控制电流较大。 20 m A / 30μA
Ie 21 0Im 2si2ntd(t)I2m
即
K Ie 1.57
IT 2
一般按
选Ie晶闸1管.5（7IT ——实际电流有效值）
的最小4)电流I（T。维(持1.电5~流2）)1—.I5e—7在规定的环境温度I e'和控制极断路时，维持元件继续导通
一般为几十mA ~ 一百多mA，其数值与温度成反比，如：
2) 动态特性较好，关断时间较短。 1μs / (5 ~ 30) μs
3) 主要用于直流调压和直流开关电路。 4) 电路简单，工作频率高。
）或正向转折电压（I g ）。
↑， ↓，晶闸管容易导通。
U DSM
U BO
注：在晶I g闸管的U阳极BO与阴极之间加上6V直流电压，使元件导通的控制极最小电流（
电压）称为触发电流（电压）。
时，3从)导维通持状电态流转化（正保向证阻I 晶H断闸I状H管态导。通的最小阳极电流）——当电流小于
4) 反向阻断状态——阳极加反向电压时，反向漏电流很小。当反向 阳极电压增加到某一数值时，反向漏电流 ，这时对应的电压值称为 (反向不重复峰值电压)或 (反向转折电压，反向击穿电压)。
（即I g 基VT极2电流），再次
放大，循环往复， 2直I g至导通VT为1 止（“触发导通过程”——VT微1秒级）。 VT 1
12 I g
VT 2
3) 晶闸管导通后， 基极电VT流2比 （控制电
流）大得多，故去掉 ，晶闸管仍导通。
I4g)
ug
阳极加反向电压，无放大作用，晶闸管不
导通；控制电压反向或未加入，不产生起始 ，晶
l 结论 1)晶闸管导通条件：阳极加正向电压，控制极也加正向电压。 2)控制极只需加正触发脉冲电压。 3)具有可控单向导电性（正、反向阻断能力）。
l 导通原因
1) 等效为PNP型和NPN型两个晶体管的组合。
2) 阳极和控制极均加正向电压时， 经 基极电流），又经 放大， 集电极电流为
放大，集电极电流为 （闸管的伏安特性——晶闸管的阳极电压与阳极电流的关系。
1) 截止状态（正向阻断状态）——阳极加正向电压，门极开路（ ＝0），电
流很小，电阻很大，称为正向漏电流。
2) 导通I状g 态——正向阳极电压上升到某一定值，
，晶闸管突然变为导通
状态。这时阳极电压称为断态不重复峰值电压（
电力电子学晶闸管及其基本电路
B. 晶闸管的优缺点
l 优点： 1) 功率放大倍数可达几十万倍； 2) 控制灵敏，反应快； 3) 损耗小，效率高； 4) 体积小，重量轻； 5) 改善了工作条件，维护方便。
l 缺点： 1) 过载能力弱； 2) 抗干扰能力差； 3) 导致电网电压波形畸变； 4) 控制电路比较复杂。
3)晶闸管承受反向电压，不论S是否接通 ，电灯均不亮，晶闸管关断（阻断）。
4)晶闸管导通后（情况2），断开控制极 电压（控制极失去作用），电灯仍发亮，晶 闸管仍导通。
5)晶闸管导通后（情况2），如果控制极 电压加反向电压，不论阳极电压是正或负， 电灯均不亮，晶闸管关断（阻断）。
说明：可用灯泡 代替电阻RL。
注：晶闸管的反向伏安特性与二极管反向特性类U似R。SM
U BR
4. 主要参数
1) （断态重复峰值电压）——在控制极断路和晶闸管正向阻断时，
可以重复加U在D晶RM闸管两端的正向峰值电压，它比 小100V。
“多少伏的晶闸管”
2)
（U 反BO向重复峰值电压）——在控制极断路时，可以重复加在晶闸
管两端的反向峰值电压，它比 小100V。
10.1 电力半导体器件 10.1.1 晶闸管（SCR）
——新型大功率半导体器件，也称可控硅。 1. 基本结构
1) 外形
•螺栓形 螺栓一阳 端极 ， 是A另一端阴 粗极 线 ，K是 细线 控是 制极（门 。
•平板形 中间金属 控环 制是 ， 极远 G 的一 阳面 极 ，是 A近的一 阴面 极 。是 K
表10.1 用万用表测试晶闸管各管脚之间的电阻
测试点 A—K
A—G
表内电池极性 顺向或逆向
同上
测量范围 R×1000
同上
测试结果
高电阻 （表针不动）
同上
K—G
顺向：G “+”,K “-” 逆向：G -”,K “+”
R×1 R×1
10 ~ 100 50 ~ 500
注意：当A—K间为高阻值，而K—G间逆向电阻大于顺向电阻时，管子良好。