晶闸管及其应用课件

A
P G NN
PP N
K
A
? ? ig T 2
G
T1
?i g
ig
K
工作原理说明
UAK > 0 、UGK>0时
T1导通
T2导通
T1进一步导通
形成正反馈
晶闸管迅速导通；
ib1 = i g
iC1 = ? ig = ib2
ic2 =? ib2 = ?? ig = ib1
晶闸管导通后， 去掉 UGK， 依靠正反馈， 晶闸管仍维持导通状态； 晶闸管截止的条件：
1、 电阻性负载 （1）电路及工作原理
A
G
设u
为
1
u1
正弦波
K
uT u2
uL
RL
u2 > 0 时，加上触发电压 uG ，晶闸管导通 。且 uL 的大小随 uG 加入的早晚而变化； u2 < 0 时，晶 闸管不通 ，uL = 0 。故称可控整流。
（2）工作波形 u2 uG uL uT ??
? ：控制角 ?：导通角
Hale Waihona Puke 应用领域：整流 （交流 逆变 （直流 变频 （交流
斩波 （直流
直流） 交流） 交流） 直流）
此外还可作无触点开关等
一、 工作原理
1、 结构
A（阳极）
三
P1 四
个
层
N1
半
PN 结
导
P2
体
G（控制极）
N2
K （阴极）
2、 工作原理
A
A
A G
K 符号
P1
P
N1 G
P2
NN G
PP
N2
N
K
K
示意图
工作原理分析
ITAV： 通态平均电流 。（环境温度为 40OC时,在 电阻性负载、单相工频 正弦半波、导电 角不小于 170 o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 。）
I TAV含义说明
i
ITAV
t
?
2?
I TAV
?
1 2?
?
?I
0
m
sin
?
td
(?
t
)
?
（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 ）；
（2）晶闸管正向导通后，令其截止，必须 减小UAK，或加大回路电阻，使晶闸管 中电流的正反馈效应不能维持。
结论
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）；
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。
Im ?
主要参数（续）
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。）
IH：维持电流。 (在室温下，控制极开路、晶闸管 被触发导通后，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。）
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到5V，IG为几十到几百毫安。）
t t t t
（3）输出电压及电流的平均值
? Uo =
1
?
u 2d? t
2? ?
? ? 1 ? 2 u 2 sin ? td ? t
2? ?
?
0
.45
U
2
1?
cos 2
?
Io =
UO RL
?
0. 45 U2
1 ? cos 2R L
?
2、 电感性负载
（1）电路及工作原理
G
设u1为
正弦波
u1
A
K
uT
u2
D
uL
R
L
u 2正半周时晶闸管导通，u 2过零后，由于电感
反电动势的存在，晶闸管在一定时间内仍维持 导通，失去单向导电作用。
D称为续流二极管,加入D的目的就是消除反 电动势的影响。
（2）工作波形（不加续流二极管）
u2 t
uG t
uL t
uT t
??
工作波形（加续流二极管后）
u2 t
uG
t
uL
第五章
晶闸管（Thyristor ）
别名：可控硅（SCR)
（Silicon Controlled Rectifier ）
它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）。
500、600、800、1000A 等14种规格。
额定电压（ UDRM）通用系列为： 1000V 以下的每 100V为一级，1000V 到3000V 的 每200V 为一级。
通态平均电压（ U ）等级一般用A ~ I 字母表 TAV
示，由 0.4 ~ 1. 2V每 0.1V 为一级。
三、 可控整流电路 （一）单相半波可控整流电路
工作时，反向电压必须小于 URSM。 URSM ：反向不重复峰值电压 。
2、 主要参数
UDRM：断态重复峰值电压 。（晶闸管耐压值。 一般取 UDRM = 80% U DSM 。普通晶闸管 UDRM 为 100V---3000V ）
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% U RSM。普通晶 闸管URRM 为100V--3000V ）
iLAV
t
uT t
??
（3）电压与电流的计算（加入续流二极管后的 情况）
负载中的电压及电流
? U0 =
1 2?
?
u 2d ? t
?
?
0.45 U 2
1?
COS 2
?
Io ? Uo
RL
当? L >> R时， ILAV在整个周期中可近似
看做直流。
（二）单相全波可控整流电路
1、 电阻性负载桥式可控整流电路
特性说明
U -- 阳极、阴极间的电压 I -- 阳极电流
正向特性： 控制极开路时，随 UAK的加大，阳极电 流逐渐增加。当 U = UDSM时，晶闸管自动导通。正 常工作时， UAK应小于 UDSM 。 UDSM：断态不重复峰值电压 ，又称正向转折电压。
反向特性 ：随反向电压的增加，反向漏电流 稍有增加，当U = URSM 时，反向极击穿。正常
（1）电路及工作原理
A
u2 > 0的导通路径： +
u2 (A) T1
u2
uL
T1 T2 RL
u2 (B)
RL
D2
-
B
D1 D2
T1、T2 -- 晶闸管 D1、D2 --晶体管
u2 < 0的导通路径：
u 2 (B) T2
A
-
RL u2
u2 (A) D1
+
B
uL
T1 T2 RL
晶闸管型号
K
通态平均电压（ U ） TAV
额定电压级别（ UDRM）
额定通态平均电流 （I TAV）
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
晶闸管电压、电流级别
额定通态电流（
I
）通用系列为
TAV
1、5、10、 20、30、50、100、200、300、400