第十章晶闸管及实际应用
晶闸管的工作原理与应用
➢ 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；
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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
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1.1.1 晶闸管及其工作原理
1、晶闸管的结构：
图1.1.1 晶闸管的外型及符号
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常用晶闸管的结构
螺栓型晶闸管
晶闸管模块
平板型晶闸管外形及结构
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2、晶闸管的工作原理
晶闸管(单向导电性),导通条件为阳极正偏和门极加正向触发电流。
图1ing Thyristor，简称FST)，开关频率 在10KHZ 以上的称为高频晶闸管。 ➢ 快速晶闸管为了提高开关速度，其硅片厚度做得比普通 晶闸管薄，因此承受正反向阻断重复峰值电压较低，一 般在2000V以下。
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2. 双向晶闸管(TRIAC)
个门有极两G个。主电极T1和T2，一 ➢ 正反两方向均可触发导通，
➢ 线性放大区： ➢ 准饱和区：
➢ 深饱和区：类似于开关的通态。
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图1.5.3共发射极接法 时GTR的输出特性
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1.6 电力场效应晶体管
电力MOSFET
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
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
晶闸管应用电路
在u2的正半周，VH1、VD2承受正向电压，当ωt=α时，控制极加上 触发脉冲uG，令晶闸管VH1触发导通，续流二极管VD3承受反向电压而 截止。电流流经VH1、L、RL、VD2，输出电压uo≈u2。
晶闸管刚触发导通时，由于电感元件产生阻碍电流变化的感应电动 势，电路中的电流不能跃变，将由零逐渐上升。当电流到达最大值时， 感应电动势为零，而后电流随u2沿正半周减小，电感感应电势改变极性， 和u2相同。
α=59o
导通角θ=180o－α=121o
负载电流有效值为
IO
Vi RL
sin 2 2 4
RL
VOAV I O( AV )
75 20
3.75
则
IO
220 3.75
180O 59O sin 2 59O
37.4A
360O
4
2. 单相桥式可控整流电路（电阻性负载）
在u2的正半周，VH1、VD2承受正向电压，若晶闸管的控制极不加脉 冲uG，VH1不导通，此时负载中没有电流流过。当ωt=α时，控制极加上触 发脉冲uG，VH1导通，电流流经VH1、RL、VD2。由于晶闸管导通时管压 降很小，所以负载上的电压uo≈u2。这时VH2和VD1因承受反向电压而处于 阻断状态。当ωt=π时，u2降为零，VH1又变为阻断。
【例10-1】一电热装置（电阻性负载）要求直流平均电压75V，负载电流
20A，采用单相半波可控整流电路直接从220V交流电网供电，试计算晶闸管
的控制角α、导通角θ及负载电流有效值。
解：由
VOAV
0.45Vi
1
cos
2
当UO(AV)=75V时，有
cos 2VO(AV ) 1 0.515
0.45Vi
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。
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。
(完整版)电子技术基础教学大纲
电子技术基础教学大纲电子技术基础是入门性质的技术基础课，它既有自身的理论体系，又有很强的实践性。
本课程的任务是使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能，培养分析问题和解决问题的能力，为今后进一步学习、研究、应用电子技术打下基础。
本课程是我院工科电类专业的必修课。
模拟部分教学大纲学时：55 学分:4适用专业：电子类、自控类、计算机类专业（高职高专）先修课程：《大学物理》、《电工技术基础》一、课程内容和基本要求第一章半导体器件1、正确理解PN结的形成及其单向导电作用，熟练掌握二极管、稳压管的外特性和主要参数。
2、正确理解半导体三极管的结构及工作原理，熟练掌握外特性和主要参数。
第二章基本放大电路1、正确理解放大的基本概念，放大电路的主要指标，掌握放大电路的组成特点。
2、掌握放大电路定性分析方法及静态工作点的估算方法。
3、熟练掌握放大电路的等效电路法，会计算静态工作点，能用微变等效电路计算放大电路的电压放大倍数、输入和输出电阻。
4、正确理解放大器失真产生的原因及解决的办法，放大电路频率特性的概念及其频率特性。
5、了解级间耦合放大电路的工作原理及指标的估算，选频放大电路。
第三章场效应管放大电路1、正确理解结型场效应管和绝缘栅场效应管的结构、工作原理，掌握特性曲线和主要参数。
2、确理解场效应管放大电路结构，工作原理。
第四章集成运算放大电器1、熟练掌握集成运算放大器的组成、性能特点和基本单元电路。
2、正确理解差动放大器的组成、工作原理及应用，了解通用型集成运算放大器的主要性能指标。
3、了解集成运放的应用及两种基本电路。
第五章负反馈放大电路1、练掌握反馈的基本概念和分类，会判断反馈放大电路的类型和极性。
2、熟练掌握负反馈的四种组态及其对放大电路性能的影响。
第六章集成运算放大器的应用1、练掌握由集成运放组成线性电路和非线性应用电路的方法和应用知识。
2、练掌握由集成运算放大器组成的比例、加减法和积分运算电路、信号处理电路等的结构及分析方法。
晶闸管作用
晶闸管作用晶闸管是一种电子器件，可用于控制和放大电流。
它具有无接触触发、高电流调制和高频响应等特点，被广泛应用于电力电子领域。
晶闸管的主要作用是实现电流的控制和放大。
它是一种开关型器件，可以实现从关断到导通的切换。
晶闸管的导通状态由一个特定的信号来触发，而不需要直接接触晶闸管本身。
当触发信号达到一定电压水平时，晶闸管将开始导通，电流通过晶闸管流过。
晶闸管的导通状态可以长时间持续或者只持续很短的一段时间，这取决于触发信号的持续时间。
晶闸管具有高电流调制特性，可以实现电流的放大。
通过控制触发信号的电压和电流，可以有效地控制晶闸管的电流。
晶闸管的电流放大系数通常在几十到几百之间，有时甚至可以达到上千。
这使得晶闸管能够处理高电流和高功率的电路。
晶闸管还具有高频响应的特点。
它的快速响应时间可以达到纳秒级别，能够处理高频率的电信号。
这使得晶闸管可以用于高频电路中，例如交流变频调速、无线通信和高速开关等应用。
在电力电子领域，晶闸管被广泛应用于各种电力控制和调节系统中。
例如，晶闸管可以用于交流电压调节、电机速度控制和电流矩阵控制等应用。
它们还可以用于谐波滤波、无功补偿和电能变换等电力质量控制方面。
晶闸管的高电流和高功率特性使得它们可以用于大功率电路和高压电路中。
晶闸管的优点不仅体现在其电流控制和放大的能力上，还体现在其稳定性和可靠性上。
晶闸管结构简单，制造成本低，并且具有长时间的使用寿命。
此外，晶闸管还具有较高的电压抗击能力，可以承受较高的浪涌电压和高电压的电路环境。
总之，晶闸管是一种功能强大的电子器件，可实现电流的控制和放大，具有无接触触发、高电流调制和高频响应等特点。
它在电力电子领域有着广泛的应用，可以用于各种控制和调节系统中，以及处理高功率和高频率电路。
晶闸管的优点在于其简单的结构和可靠的性能，使其成为电力控制领域不可或缺的关键器件之一。
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
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。
晶闸管及其应用
晶闸管及其应用 无线电小组的同学们完成了晶闸管交流电压调压器的制作与调试。
接着，老师对大家提出的有关晶？？ 闸管的特性及应用方面的问题进行了答疑，并与同学们一起展开了讨论。
学生：老师，我们是第一次使用晶闸管，对它还不太熟悉，您能不能给我们简单说说晶闸管的结构特点呢？ 老师：晶闸管又叫可控硅。
自从２０世纪５０年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。
今天大家使用的是单向晶闸管，也就是人们常说的普通晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个ＰＮ结，对外有三个电极：第一层Ｐ型半导体引出的电极叫阳极Ａ，第三层Ｐ型半导体引出的电极叫控制极Ｇ，第四层Ｎ型半导 体引出的电极叫阴极Ｋ。
从晶闸管的电路符号可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极Ｇ，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。
同学：晶闸管的主要工作特性是什么呢？ 老师：为了能够直观地认识晶闸管的工作特性，大家先看这块示教板。
晶闸管ＶＳ与小灯泡ＥＬ串联起来，通过开关Ｓ接在直流电源上。
注意阳极Ａ是接电源的正极，阴极Ｋ接电源的负极，控制极Ｇ通过按钮开关ＳＢ接在３Ｖ直流电源的正极（这里使用的是ＫＰ５型晶闸管，若采用ＫＰ１型，应接在１．５Ｖ直流电源的正极）。
晶闸管与电源的这种连接方式叫做正向连接，也就是说，给晶闸管阳极和控制极所加的都是正向电压。
现在我们合上电源开关Ｓ，小灯泡不亮，说明晶闸管没有导通；再按一下按钮开关ＳＢ，给控制极输入一个触发电压，小灯泡亮了，说明晶闸管导通了。
这个演示实验给了我们什么启发呢？ 同学：这个实验告诉我们，要使晶闸管导通，一是在它的阳极Ａ与阴极Ｋ之间外加正向电压，二是在它的控制极Ｇ与阴极Ｋ之间输入一个正向触发电压。
晶闸管导通后，松开按钮开关，去掉触发电压，仍然维持导通状态。
老师：晶闸管的特点是“一触即发”。
但是，如果阳极或控制极外加的是反向电压，晶闸管就不能导通。
晶闸管及其应用
晶闸管及其应用01晶闸管的定义晶闸管（Thyristor）是一种开关元件，能在高电压、大电流条件下工作，并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，是典型的小电流控制大电流的设备。
1957年，美国通用电器公司开发出世界上第一个晶闸管产品，并于1958年使其商业化。
晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又被称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电气公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化；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。
晶闸管导通条件为：加正向电压且门极有触发电流；其派生器件有：快速晶闸管，双向晶闸管，逆导晶闸管，光控晶闸管等。
它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。
它是由一个P-N-P-N四层 (4 layers) 半导体构成的，中间形成了三个PN结。
02晶闸管的工作原理晶闸管在工作过程中，它的阳极（A）和阴极（K）与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。
晶闸管为半控型电力电子器件，它的工作条件如下：1. 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于反向阻断状态。
2. 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。
这时晶闸管处于正向导通状态，这就是晶闸管的闸流特性，即可控特性。
3. 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。
门极只起触发作用。
4. 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。
第十章晶闸管及其应用92989精品文档
D1 R
uL
L
T2
D2
电路 特点
1. 该电路接入电感性负载时，D1、D2 便 起续流二极管作用。
2. 由于T1的阳极和T2的阴极相连，两管控 制极必须加独立的触发信号。
42
带反电动势负载的可控整流电路
uL
u2
T1 T2 R –
D1 D2 E +
1. 该电路的工作过程。
i
ITAV含义
ITAV
t
2
ITAV 210Imsi ntd(t)Im
15
额定通态平均电流即正向平均电流。 通用系列为：
1、5、10、 20、30、50、100、200、300、400 500、600、800、1000A 等14种规格。
反向击穿电压
URSM
I 额定
正向 平均
IF
> （1.5）×
IT 1 .57
35
10.3.2 单相全波可控整流电路
一、电阻性负载桥式可控整流电路
1. 电路及工作原理
uG
A +
uL T1、T2 --晶闸管
T1
T2
D1、D2 --晶体管
u2
RL
-
B
D1
D2
36
2. 工作波形 u2 uG uL uT1
A +
uL
u2
T1
T2 RL
B
D1 D2
t
t
P1
N1 G
P2 N2
K
P
NN G
PP
N
K 示意图
5
A
P G NN
PP N
K
A
ßßig
T2
晶闸管的工作原理与应用共57页
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
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额定 正向
IFI
平均
电流 IH
URRM
UDRM
第十章晶闸管及实际应用
U U 正向转折
DSM 电压
(10-14)
3. ITAV：通态平均电流
环境温度为40。C时,在 电阻性负载、单相工频 正弦半波、导电角不小于170o的电路中，晶闸管
允许的最大通态平均电流。普通晶闸管 ITAV 为 1A---1000A。）
N1
随反向电压的增加，反向漏电流
G 稍有增加，当 U = URSM 时，反向
P2
极击穿。正常工作时，反向电压
N2
必须小于URSM。
K
URSM ：反向不重复峰值电压。
第十章晶闸管及实际应用
(10-12)
10.2.2 主要参数
1. UDRM：断态重复峰值电压 晶闸管耐压值。一般取 UDRM = 80% UDSM 。 普通晶闸管UDRM 为 100V---3000V
反向击穿电压
URSM
额定 正向
IFI
平均
电流 IH
UDRM
第十章晶闸管及实际应用
U U 正向转折
DSM 电压
(10-13)
2. URRM：反向重复峰值电压
控制极断路时，可以重复作用在晶闸管上的反向 重复电压。一般取URRM = 80% URSM。普通晶闸 管URRM为100V--3000V）
反向击穿电压
G
T1
ig
(2) 晶闸管正向导通后，令其截止
ßig
的方法：
• 加大回路电阻，使晶闸管中电
流小于某一值IH时，正反馈效
K
应不能维持。
IH：最小维持电流
• 减小UAK，使晶闸管中电流小 第十章于晶闸某管及一实际值应用IH。
(10-8)
晶闸管的工作原理小结
（1）晶闸管具有单向导电性。
正向导通条件：A、K间加正向电 压，G、K间加触发信号。
T1导通
T2 导通 T1 进一步导通
形成正反馈
晶闸管迅速导通
ig = ib1
ic1 = ig = ib2
ic2 =ßib2 = ig = ib1
2. 晶闸管导通后，去掉UGK 依靠正反馈，晶闸管仍维持导通状态。
第十章晶闸管及实际应用 (10-7)
3. 晶闸管截止的条件：
A
ßßig
T2
(1) 晶闸管开始工作时 ，UAK加 反向电压，或不加触发信号 （即UGK = 0 ）。
i
ITAV含义
ITAV t
2
1
I 2 I sintd( TAV
m 第十章晶闸管及实际应用 0
t)Im
(10-15)
额定通态平均电流即正向平均电流。 通用系列为：
1、5、10、 20、30、50、100、200、300、400 500、600、800、1000A 等14种规格。
额定
反向击穿电压
电子技术 模拟电路部分
第十章
晶闸管及其 应用
第十章晶闸管及实际应用
(10-1)
第十章 晶闸管及其应用
§10.1 工作原理
§10.2 特性与参数
§10.3 可控整流电路
§10.4 触发电路
§10.5 单结管触发的可控整流电路
§10.6 晶闸管的其它应用
§10.7
晶闸管的保护及其它类型 第十章晶闸管及实际应用
维持导通状态所必须的最小电流。一般为几十
到一百多毫安。
6. UG、IG：控制极触发电压和电流 在室温下， 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 1~5V，IG 为第十几章晶十闸管到及实几际应百用 毫安。
(10-17)
晶闸管型号
K
通态平均电压（UTAV） 额定电压级别（UDRM） 额定通态平均电流 （ITAV） 晶闸管类型 P---普通晶闸管 K---快速晶闸管 S ---双向晶闸管 晶闸管
应用领域：
• 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。 第十章晶闸管及实际应用 (10-3)
§10.1 工作原理
10.1.1 结构
四 层 半 导 体
A（阳极）
三
P1
个
PN
N1
结
P2
G（控制极）
N2
K（阴极） 第十章晶闸管及实际应用 (10-4)
N2
UDSM：断态不重复峰值电压，又称正向
K
转折电压。
若在G和K间加正向电压：UGK越大，则UDSM越小。
UGK足够大时，正向特第性十章与晶闸二管及极实际管应用的正向特性类似。
(10-11)
反向特性： 在阳极和阴极间加反向电压。
A P1
这时PN结P1N1、P2N2反向偏置， N1P2正向偏置，晶闸管截止。
（2）晶闸管一旦导通，控制极失去作用。
若使其关断，必须降低 UAK 或加 大回路电阻，把阳极电流减小到 维持电流以下。
第十章晶闸管及实际应用
(10-9)
§10.2 特性与参数
10.2.1 特性 I
额定正向 平均电流
IF
反向击穿电压
URSM URRM
IH
维持电流
导通后管压降约1V
IG3> IG2 > IG1 IG3 IG2 IG1=0A
正向
平均
URSM 电流
URRM
IFI
IH
UDRM
第十章晶闸管及实际应用
U U 正向转折
DSM 电压
(10-16)
4. UTAV ：通态平均电压 管压降。在规定的条件下，通过正弦半波平均
电流时，晶闸管阳、 阴两极间的电压平均值。
一般为1V左右。 5. IH：最小维持电流
在室温下，控制极开路、晶闸管被触发导通后，
10.1.2 工作原理 A
A
A G
K 符号
P1
P
N1 G
P2
NN G
PP
N2 K 示意图
第十章晶闸管及实际应用
N K
(10-5)
A
P G NN
PP N
K
A
ßßig
T2
G
T1
ßig
ig
等效为由二个ห้องสมุดไป่ตู้三极管组成
第十章晶闸管及实际应用
K
(10-6)
A
ßßig
T2
G
T1
ßig
ig
K
1. UAK > 0 、UGK>0时
U
反向
正向
UDRM UDSM
正向转折电压
U -- 阳极、阴极间的第电十章压晶闸管及实I际-应- 用阳极电流
(10-10)
正向特性： 在阳极和阴极间加正向电压。
A 控制极开路时： PN结P1N1、P2N2正向偏
置，N1P2反向偏置，晶闸管截止。
P1
随UAK的加大，阳极电流逐渐增加。当
N1 G
P2
U = UDSM时，PN结N1P2反向极击穿， 晶闸管自动导通。正常工作时， UAK 应小于 UDSM 。
(10-2)
晶闸管（Thyristor）
别名：可控硅（SCR)（Silicon Controlled Rectifier） 是一种大功率半导体器件，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。
特点：体积小、重量轻、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）。