晶闸管的主要参数额定电压
重大解密《电力电子》题库(全集)带答案
重庆大学成人教育学院——电力职大专升本《电力电子技术》课程题库姓名：一、填空题：1．当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能导通。
2．晶闸管导通后，撤去门极触发电压，晶闸管将保持导通。
3．当晶闸管中的电流大于擎住电流I L时，晶闸管导通；当晶闸管中的电流小于维持电流I H时，晶闸管关断。
4．三相全控桥式整流电路每隔60 度应发一次触发脉冲，触发脉冲应为双脉冲或大于60 度的宽脉冲。
5．三相桥式全控整流电路输出电压在一个周期内脉动6次，脉动频率为300H Z。
6．三相全控桥式整流电路带电阻负载，其最大移相范围为120度。
7．共阴极组的自然换相点在相电压正半周圆点，共阳极组的自然换相点在相电压负半周圆点。
8．三相全控桥式电流连续时，当α= 90 度时，谐波幅值最大。
且n 越大，谐波幅值越小。
9．三相桥输出的是变压器二次侧线电压的整流电压。
10．三相桥式全控整流电路在任何时刻都必须有两个晶闸管导通，才能形成回路，其中一个晶闸管是共阳极的，另一个是共阴极的。
11．单相全控桥式整流电路带大电感负载，随着谐波次数的增加，输出电压谐波分量的幅值越小；当控制角为90度时，6次谐波的幅值达到最大值。
12．换相重叠角是由变压器漏抗引起的，它使整流器的输出直流电压的平均值降低。
13．晶闸管并联使用，为达到静态均流，应选用伏安特性比较一致的器件。
14．晶闸管的开通除施加正向阳极电压外，还必须靠门极加入触发脉冲，而它的关断则需靠阳极电流减少到维持电流以下。
15．有源逆变是指直流电变为交流电并同频率回送到电网的电路，无源逆变是指直流电变为某一频率或可调频率的交流电并供负荷。
16．晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号之后，能维持通态所需的最小主电流称为擎住电流I L。
17．晶闸管一旦导通，门极电压即失去了对它的控制作用。
18．将直流电变为交流电并回送到电网的电路叫有源逆变。
19．将三只晶闸管阳极连接在一起的三相半波可控整流电路称为共阳极接法。
可控硅电参数
晶闸管电参数晶闸管的主要电参数有正向转折电压VBO、正向平均漏电流IFL、反向漏电流IRL、断态重复峰值电压VDRM、反向重复峰值电压VRRM、正向平均压降VF、通态平均电流IT、门极触发电压VG、门极触发电流IG、门极反向电压和维持电流IH等。
(一)晶闸管正向转折电压VBO晶闸管的正向转折电压VBO是指在额定结温为100℃且门极(G)开路的条件下，在其阳极(A)与阴极(K)之间加正弦半波正向电压、使其由关断状态转变为导通状态时所对应的峰值电压。
(二)晶闸管断态重复峰值电压VDRM断态重复峰值电压VDRM，是指晶闸管在正向阻断时，允许加在A、K(或T1、T2)极间最大的峰值电压。
此电压约为正向转折电压减去100V后的电压值。
(三)晶闸管通态平均电流IT通态平均电流IT，是指在规定环境温度和标准散热条件下，晶闸管正常工作时A、K(或T1、T2)极间所允许通过电流的平均值。
(四)反向击穿电压VBR反向击穿电压是指在额定结温下，晶闸管阳极与阴极之间施加正弦半波反向电压，当其反向漏电电流急剧增加时反对应的峰值电压。
(五)晶闸管反向重复峰值电压VRRM反向重复峰值电压VRRM，是指晶闸管在门极G断路时，允许加在A、K极间的最大反向峰值电压。
此电压约为反向击穿电压减去100V后的峰值电压。
(六)晶闸管正向平均电压降VF正向平均电压降VF也称通态平均电压或通态压降VT，是指在规定环境温度和标准散热条件下，当通过晶闸管的电流为额定电流时，其阳极A与阴极K之间电压降的平均值，通常为0.4~1.2V。
(七)晶闸管门极触发电压VGT门极触发VGT，是指在规定的环境温度和晶闸管阳极与阴极之间为一定值正向电压的条件下，使晶闸管从阻断状态转变为导通状态所需要的最小门极直流电压，一般为1.5V左右。
(八)晶闸管门极触发电流IGT门极触发电流IGT，是指在规定环境温度和晶闸管阳极与阴极之间为一定值电压的条件下，使晶闸管从阻断状态转变为导通状态所需要的最小门极直流电流。
晶闸管的主要参数
晶闸管的主要参数一、额定电压（VDRM/VRRM）额定电压是指晶闸管能够承受的最大正向/反向电压。
在电力控制中，晶闸管通常用于控制交流电压，因此额定电压是一个重要的参数。
当晶闸管的电压超过额定电压时，可能会发生击穿现象，导致器件损坏。
二、额定电流（IDRM/IRRM）额定电流是指晶闸管能够承受的最大正向/反向电流。
晶闸管通常用于控制大电流，因此额定电流是一个关键参数。
当晶闸管的电流超过额定电流时，可能会导致器件过热甚至烧毁。
三、触发电流（IT）触发电流是指晶闸管正向电流达到一定数值时，晶闸管开始导通。
触发电流的大小决定了晶闸管的触发灵敏度和可靠性。
如果触发电流过高，会增加控制电路的复杂度和成本；如果触发电流过低，可能会导致误触发。
四、保持电流（IH）保持电流是指晶闸管在导通状态下需要供给的最小电流。
保持电流的大小决定了晶闸管的稳态工作能力。
过低的保持电流可能导致晶闸管无法稳定导通，而过高的保持电流会增加功耗和热损失。
五、封装类型晶闸管的封装类型决定了其外形和安装方式。
常见的封装类型有TO-220、TO-247等。
不同的封装类型适用于不同的应用场景，例如TO-220适用于小功率应用，而TO-247适用于大功率应用。
六、工作温度范围工作温度范围是指晶闸管能够正常工作的温度范围。
晶闸管在高温环境下工作时，可能会出现性能降低甚至失效的情况。
因此，工作温度范围是一个重要的参数。
七、开关速度开关速度是指晶闸管在从关断到导通或从导通到关断的切换速度。
开关速度的快慢影响着晶闸管的响应速度和效率。
较快的开关速度可以提高系统的响应速度，但也会增加开关损耗。
八、导通压降（VCE）导通压降是指晶闸管在导通状态下的正向电压降。
导通压降的大小直接影响着晶闸管的导通损耗和功率损耗。
较低的导通压降可以提高系统的效率。
九、关断电流（ICRM）关断电流是指晶闸管在关断状态下的漏电流。
关断电流的大小决定了晶闸管的关断能力和可靠性。
较小的关断电流可以减小系统的功耗。
晶闸管知识
(2) 反向重复峰值电压 URRM
信息来源:
门极开路，元件额定结温时，从晶闸管阳极伏安特性反向阻断高阻区(图 1-10 中曲线④) 反向漏电流急剧增长的拐弯处所决定的的电压称为反向不重复峰值电压 URSM，这个电压是 不能长期重复施加的。取反向不重复峰值电压的 90%定义为反向重复峰值电压 URRM，这个电 压允许重复施加。
(2) 线路采用过流检测装置，由过流信号控制触发器抑制过流，或接入过流继电器。 (3) 安装快速熔断器。快速熔断器的动作时间要求在 10ms 以内，熔断体的额定电流 IKR 可
按以下原则选取： 1.57IT(AV)≥IKR≥IT IT(AV)为元件额定电流，IT 为元件实际工作电流有效值 四. 晶闸管门极触发 参数表中所给晶闸管 IGT、VGT 为能触发元件至通态的最小值，实际使用中，晶闸管门 极触发 IGT、VGT 应远大于此值。 应用中门极触发电流波形对晶闸管开通时间、开通损耗以及 di/dt 承受能力，都有较大 影响。为保证元件工作在最佳状态，并增强抗干扰性能，对仪元公司所有晶闸管，建议 门极触发脉冲电流幅值：IGM=2～5A(<10A)，上升率：diG/dt≥2A/μs，上升时间： tr≤1μs。即采用极陡前沿的强触发脉冲(见图四)。
流过其有效值 I 的 2-3 倍来考虑，即
IT(AV)=(2-3)I/1.57 假设逆变器直流输入电流为 Id，则所选器件 I 为 T(AV) IT(AV)=(2-3)×Id/(1.57 )
(3) 关断时间 tq
并联逆变线路中，KK 元件的关断时间选择要根据触发引前时间 tf 和换流时间 tr 来决定。 一般取：
(4) 通态平均电压 UT(AV)
信息请登陆:输配电设备网
晶闸管的主要参数
晶闸管的主要参数作者：jesse 文章来源：本站原创点击数：273 更新时间：2007-12-6 ★★★【字体：小大】晶闸管的主要电参数有正向转折电压VBO、正向平均漏电流IFL、反向漏电流IRL、断态重复峰值电压V DRM、反向重复峰值电压VRRM、正向平均压降VF、通态平均电流IT、门极触发电压VG、门极触发电流IG、门极反向电压和维持电流IH等。
（一）正向转折电压VBO晶闸管的正向转折电压VBO是指在额定结温为100℃且门极（G）开路的条件下，在其阳极（A）与阴极（K）之间加正弦半波正向电压、使其由关断状态转变为导通状态时所对应的峰值电压。
（二）断态重复峰值电压VDRM断态重复峰值电压VDRM，是指晶闸管在正向阻断时，允许加在A、K（或T1、T2）极间最大的峰值电压。
此电压约为正向转折电压减去100V后的电压值。
（三）通态平均电流IT通态平均电流IT，是指在规定环境温度和标准散热条件下，晶闸管正常工作时A、K（或T1、T2）极间所允许通过电流的平均值。
（四）反向击穿电压VBR反向击穿电压是指在额定结温下，晶闸管阳极与阴极之间施加正弦半波反向电压，当其反向漏电电流急剧增加时反对应的峰值电压。
（五）反向重复峰值电压VRRM反向重复峰值电压VRRM，是指晶闸管在门极G断路时，允许加在A、K极间的最大反向峰值电压。
此电压约为反向击穿电压减去100V后的峰值电压。
（六）正向平均电压降VF正向平均电压降VF也称通态平均电压或通态压降VT，是指在规定环境温度和标准散热条件下，当通过晶闸管的电流为额定电流时，其阳极A与阴极K之间电压降的平均值，通常为0.4~1.2V。
（七）门极触发电压VGT门极触发VGT，是指在规定的环境温度和晶闸管阳极与阴极之间为一定值正向电压的条件下，使晶闸管从阻断状态转变为导通状态所需要的最小门极直流电压，一般为1.5V左右。
(八)门极触发电流IGT门极触发电流IGT，是指在规定环境温度和晶闸管阳极与阴极之间为一定值电压的条件下，使晶闸管从阻断状态转变为导通状态所需要的最小门极直流电流。
晶闸管参数应该如何选择
嘿儿哈 2015/07/09 文章来自网络转载晶闸管也就是可控硅，国外简称为SCR元件，是硅整流装置中最主要的器件，它的参数选择是否合理直接影响着设备运动性能。
合理地选用可控硅可提高运行的可靠性和使用寿命，保证生产和降低设备检修成本费用。
在一般情况下，装置生产厂图纸提供的可控硅的参数最主要两项：即额定电流(A)和额定电压(V)，使用部门提出的器件参数要求也只是这两项，在变频装置上的快速或中频可控硅多一个换向关断时间(tg)参数，在一般情况下也是可以的。
但是从提高设备运行性能和使用寿命的角度出发，我们在选用可控硅器件时可根据设备的特点对可控硅的某一些参数也作一些挑选。
根据可控硅的静态特性，对可控硅器件参数的选择提出如下几点讨论。
1 选择正反向电压可控硅在门极无信号，控制电流Ig为0时，在阳(A)一一阴(K)极之间加(J2)处于反向偏置，所以，器件呈高阻抗状态，称为正向阻断状态，若增大UAK而达到一定值VBO，可控硅由阻断突然转为导通，这个VBO值称为正向转折电压，这种导通是非正常导通，会减短器件的寿命。
所以必须选择足够正向重复阻断峰值电压(VDRM)。
在阳一一阴极之间加上反向电压时，器件的第一和第三PN结(J1和J3)处于反向偏置，呈阻断状态。
当加大反向电压达到一定值VRB时可控硅的反向从阻断突然转变为导通状态，此时是反向击穿，器件会被损坏。
而且V BO和V RB值随电压的重复施加而变小。
在感性负载的情况下，如磁选设备的整流装置。
在关断的时候会产生很高的电压( ∈=-Ldi/dt)，如果电路上未有良好的吸收回路，此电压将会损坏可控硅器件。
因此，器件也必须有足够的反向耐压VRRM。
可控硅在变流器(如电机车)中工作时，必须能够以电源频率重复地经受一定的过电压而不影响其工作，所以正反向峰值电压参数VDRM、VRRM应保证在正常使用电压峰值的2-3倍以上，考虑到一些可能会出现的浪涌电压因素，在选择代用参数的时候,只能向高一档的参数选取。
电力电子技术题库及答案整理版
一、填空题(每空1分，共５０分)1、对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有I L __大于__ I H。
2、功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是______智能功率集成电路_________。
3、晶闸管断态不重复电压U DSM与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM __小于__ U BO。
U _，设U2 4、电阻负载三相半波可控整流电路中，晶闸管所承受的最大正向电压U Fm等于_Fm2为相电压有效值。
5、三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差__________120°_______。
6、对于三相半波可控整流电路，换相重叠角的影响，将使用输出电压平均值_______下降______。
7、晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是_____________静态均压________________措施。
8、三相全控桥式变流电路交流侧非线性压敏电阻过电压保护电路的连接方式有___Y形和△形___二种方式。
9、抑制过电压的方法之一是用_____储能元件_______吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。
10、180°导电型电压源式三相桥式逆变电路，其换相是在___同一相_的上、下二个开关元件之间进行。
11、改变SPWM逆变器中的调制比，可以改变_________________输出电压基波________的幅值。
12、为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是___________(一个)较大的负电流__________。
13、恒流驱动电路中抗饱和电路的主要作用是_________减小存储时间________________。
14、功率晶体管缓冲保护电路中二极管要求采用___快速恢复__型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。
15、晶闸管门极触发刚从断态转入通态即移去触发信号，能维持通态所需要的最小阳极电流，称为：_____________________维持电流 _______________________。
晶闸管原理以及参数介绍
晶閘管結構可等效為一個 NPN型和一個PNP型三極管， 根據其連接方式等效電路 可以基本瞭解到晶閘管控 制導通方式
控制極G加正 向脉衝電壓
NPN管導通
PNP管導通
PNP管關閉
Y
N
NPN管關閉
IT>IH?
整個晶閘管關閉
整個晶閘管 導通
晶閘管的分類
基本分類
按关断导通控制 方式 普通晶闸管(SCR)、双向晶闸管(TRIAC)、逆导晶闸管(RCT)、门极关断晶闸 管(GTO)、BTG晶闸管、温控晶闸管和光控晶闸管(LTT)等多种。
普通晶闸管最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二极管整 流电路属于不可控整流电路。如果把二极管换成晶闸管，就可 以构成可控整流电路。
晶閘管的基本應用
1.单相半波相控整流电路 下图为单相半波相控整流电路（Single-phase half wave
controllable rectifier），整流变压器二次电压有效值用U2表 示，瞬时值用u2表示，负载上输出电压用uo表示。
（2）维持电流IH（Holding current） 指在室温和门极开路时，逐渐减小导通状态下晶闸管的
阳极电流，最后能维持晶闸管持续导通所必须的最小阳极电 流，结温越高，维持电流IH越小，晶闸管越难关断。
晶閘管的參數介紹
2. 晶闸管的电流参数
（3）掣住电流IL（Latching current） 指晶闸管触发后，刚从正向阻断状态转入导通状态，在立
（6）通态正向平均电压UF
在规定的环境温度和标准散热条件下，器件正向通过正弦 半波额定电流时，其两端的电压降在一周期内的平均值，又称 管压降，其值在0.6~1.2V之间。
晶閘管的參數介紹
2. 晶闸管的电流参数
晶闸管的主要电参数
晶闸管的主要电参数晶闸管的主要电参数有正向转折电压VBO、正向平均漏电流IFL、反向漏电流IRL、断态重复峰值电压VDRM、反向重复峰值电压VRRM、正向平均压降VF、通态平均电流IT、门极触发电压VG、门极触发电流IG、门极反向电压和维持电流IH等。
可参见图5标识。
（一）晶闸管正向转折电压VBO晶闸管的正向转折电压VBO是指在额定结温为100℃且门极（G）开路的条件下，在其阳极（A）与阴极（K）之间加正弦半波正向电压、使其由关断状态转变为导通状态时所对应的峰值电压。
（二）晶闸管断态重复峰值电压VDRM断态重复峰值电压VDRM，是指晶闸管在正向阻断时，允许加在A、K（或T1、T2）极间最大的峰值电压。
此电压约为正向转折电压减去100V后的电压值。
（三）晶闸管通态平均电流IT通态平均电流IT，是指在规定环境温度和标准散热条件下，晶闸管正常工作时A、K（或T1、T2）极间所允许通过电流的平均值。
（四）反向击穿电压VBR反向击穿电压是指在额定结温下，晶闸管阳极与阴极之间施加正弦半波反向电压，当其反向漏电电流急剧增加时反对应的峰值电压。
（五）晶闸管反向重复峰值电压VRRM反向重复峰值电压VRRM，是指晶闸管在门极G断路时，允许加在A、K极间的最大反向峰值电压。
此电压约为反向击穿电压减去100V后的峰值电压。
（六）晶闸管正向平均电压降VF正向平均电压降VF也称通态平均电压或通态压降VT，是指在规定环境温度和标准散热条件下，当通过晶闸管的电流为额定电流时，其阳极A与阴极K 之间电压降的平均值，通常为0.4~1.2V。
（七）晶闸管门极触发电压VGT门极触发VGT，是指在规定的环境温度和晶闸管阳极与阴极之间为一定值正向电压的条件下，使晶闸管从阻断状态转变为导通状态所需要的最小门极直流电压，一般为1.5V左右。
(八)晶闸管门极触发电流IGT门极触发电流IGT，是指在规定环境温度和晶闸管阳极与阴极之间为一定值电压的条件下，使晶闸管从阻断状态转变为导通状态所需要的最小门极直流电流。
晶闸管的知识
1.晶闸管的导通条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由什么决定？负载上电压等于什么？晶闸管的关断条件是什么？答：当晶闸管承受正向电压且在门极有触发电流时晶闸管才能导通；导通后流过晶闸管的电流由电源和负载决定；负载上电压等于电源电压；当晶闸管承受反向电压或者流过晶闸管的电流为零时，晶闸管关断。
2.晶闸管的主要参数有那些？答：晶闸管的主要参数有：断态重复峰值电压U:在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向DRM峰值电压。
反向重复峰值电压U: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RRM峰值电压。
通态（峰值）电压U TM :这是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。
:稳定结温不超过额定结温时允许流过的最大工频正弦半波电流的平均通态平均电流I T（相）值。
维持电流I :使晶闸管维持导通所必需的最小电流。
H擎住电流I L :晶闸管刚从断态转入通态并移除出发信号后，能维持导通所需的最小电流。
浪涌电流I TSM:指由于电路异常情况引起的使结温超过额定结温的不可重复性最大正向电流。
还有动态参数：开通时间t t、关断时间t、断态电压临界上升率du / dt和通态电流临界上升率di / dt o3.什么叫全控型器件？答：通过控制信号既可控制其导通，又可控制其关断的电力电子器件称为全控型器件。
4.工作在开关状态的电力电子器件的主要损耗有哪些？如何减小？答：主要有导通时通态损耗、阻断时断态损耗和动态开关损耗，还有基极驱动功率损耗、截止功率损耗。
降低开关频率、降低饱和导通压降、减小开通和关断时间、增加缓冲电路、加散热器冷却，均可减小损耗。
P421.使晶闸管导通的条件是什么？答：参见上面第一题。
2.维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极出发信号是否还存在，晶闸管都保持导通，只需保持阳极电流在维持电流以上；但若利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，则晶闸管关断。
晶闸管的原理、特性、主要参数及测试方法
晶闸管的原理、特性、主要参数及测试方法1.1 晶闸管晶闸管（Thyristor）是硅晶体闸流管的简称，也称为可控硅SCR（Semiconductor Control Rectifier）。
晶闸管作为大功率的半导体器件，只要用几十至几百毫安的电流就可以控制几百至几千安的大电流，实现了弱电对强电的控制。
1.1.1 晶闸管的结构晶闸管是四层（P1N1P2N2）三端（阳极A、阴极K、门极G）器件，其内部结构和等效电路如图1-1所示。
图1-1 晶闸管的内部结构和等效电路晶闸管的符号及外形如图1-2所示，图1-2（a）为晶闸管的符号，图1-2（b）为晶闸管的外形。
晶闸管的类型大致有4种：塑封型、螺栓型、平板型和模块型。
塑封型晶闸管多用于额定电流5A以下；螺栓型晶闸管额定电流一般为5～200A；平板型晶闸管用于额定电流200A以上；模块型晶闸管额定电流可达数百安培。
晶闸管由于体积小、安装方便，常用于紧凑型设备中。
晶闸管工作时，由于器件损耗会产生热量，需要通过散热器降低管芯温度，器件外形是为便于安装散热器而设计的。
图1-2 晶闸管的符号及外形晶闸管的散热器如图1-3所示。
图1-3 晶闸管的散热器1.1.2 晶闸管的工作原理以图1-4所示的晶闸管的导通实验电路来说明晶闸管的工作原理。
在该电路中，由电源EA、晶闸管的阳极和阴极、白炽灯组成晶闸管主电路，由电源EG、开关S、晶闸管的门极和阴极组成控制电路（触发电路）。
图1-4 晶闸管的导通实验电路实验步骤及结果说明如下。
（1）将晶闸管的阳极接电源EA的正极，阴极经白炽灯接电源的负极，此时晶闸管承受正向电压。
当控制电路中的开关S断开时，灯不亮，说明晶闸管不导通。
（2）当晶闸管的阳极和阴极承受正向电压，控制电路中开关S闭合，使控制极也加正向电压（控制极相对阴极）时，灯亮说明晶闸管导通。
（3）当晶闸管导通时，将控制极上的电压去掉（即将开关S断开），灯依然亮，说明一旦晶闸管导通，控制极就失去了控制作用。
电力电子与现代控制_电力电子器件_第三部分
P1 N1 P2 N2
K
iG
iK
ts 存储 时间 tf 下降 时间
i tail
ttail 拖尾 时间
电感 L
阴极
GTO关断过程
1、晶闸管工作模式， 门极电流变负，满足关 断条件，此时GTO 中 两个等效三极管开始退 出饱和导通过程，清除 N1和P2区的存储过剩 载流子，所需时间为存 储时间。
2、GTO工作模式， α1+α2 < 1，此时GTO阳极 电压上升，阳极电流下降， 需要采用关断缓冲限制阳 极电压的上升速度，所需 时间为下降时间。
双向晶闸管
逆导晶闸管
光控晶闸管
门极可关断晶闸管
1. 可关断晶闸管的结构 ������ 可关断晶闸管GTO(Gate Turn-Off Thyristor)， GTO的内部包含着数百个共阳极的小
GTO元，可用门极信号控制其关断。目前，GTO的容量水平达6kA/6kV，开关频率<1kHz。
GTO结构，等效电路及符号 2. 可关断晶闸管的工作原理 (1) 开通过程 ������ GTO也可等效成两个晶体管P1N1P2和N1P2N2互连，开通过程与晶闸相同。
栅极
G P
N2
G
绝缘栅
++++++
D
N N2
D
S
源极
N1
D S
N1
J1
J2 空 间 电 荷漏极 区
P
D
G S
G S
符号
J1
导电原理
J2 空 间 电 荷 区
基本结构
MOSFET基本结构，导通原理和符号 MOSFET导通原理： 利用栅极和源极之间的正电压，吸引自由电子堆积在P区上表面层，并使该层反型为N型；之后 N1-N-N2之间电子可以流动导电。 功率MOSFET导通时只有一种极性载流子（多子）参与导电。
晶闸管
概述
可控硅的优点很多，例如：以小功率控制 大功率，功率放大倍数高达几十万倍；反 应极快，在微秒级内开通、关断；无触点 运行，无火花、无噪音；效率高，成本低 等等。 可控硅的弱点有静态及动态的过载能力较 差；容易受干扰而误导通。
概述
普通可控硅主要用于大功率的交直流变换、调压等。 双向可控硅主要用于电机控制、电磁阀控制、调温及调 光控制等方面 。 可控硅的三个电极分别用字母A(表示阳极)、K（表示 阴极）、G（表示门极）。
可控硅等效图解图
单向可控硅的工作原理
当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。 此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便 有基流Ib2流过，经BG2放大，其集电极电流Ic2=β2Ib2。 因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以Ib1=Ic2。 此时，电流Ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流 Ic1=β1Ib1=β1β2Ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表 成正反馈，使Ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两 个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。 由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所 以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电 流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态， 由于触发信号只起触发作用，没有关断功 能，所以这种可控硅是不可关断的。
单向可控硅主要特性参数
1、额定通态平均电流（IT（AV）） 2 、断态重复峰值电压（VDRM） 3 、反向重复峰值电压（VRRM） 4 、断态重复平均电流（IDR（AV）） 5 、反向重复平均电流（IRR（AV）） 6、通态平均电压（VTM（AV）） 7 、门极触发电流（IGT） 8 、门极触发电压（VGT） 9 、断态电压临界上升率（du/d t） 10、维持电流（IH） 11、擎住电流（IL） 12、浪涌电流（ITSM） 13、额定结温（T j M）
晶闸管工作原理.
1 晶闸管(SCR)晶体闸流管简称晶闸管,也称为可控硅整流元件(SCR),是由三个PN结构成的一种大功率半导体器件。
在性能上,晶闸管不仅具有单向导电性,而且还具有比硅整流元件更为可贵的可控性,它只有导通和关断两种状态。
晶闸管的优点很多,例如:以小功率控制大功率,功率放大倍数高达几十万倍;反应极快,在微秒级内开通、关断;无触点运行,无火花、无噪声;效率高,成本低等。
因此,特别是在大功率UPS供电系统中,晶闸管在整流电路、静态旁路开关、无触点输出开关等电路中得到广泛的应用。
晶闸管的弱点:静态及动态的过载能力较差,容易受干扰而误导通。
晶闸管从外形上分类主要有:螺栓形、平板形和平底形。
2 普通晶闸管的结构和工作原理晶闸管是PNPN四层三端器件,共有三个PN结。
分析原理时,可以把它看作是由一个PNP管和一个NPN管所组成,其等效图解如图1(a)所示,图1(b)为晶闸管的电路符号。
图1 晶闸管等效图解图2.1 晶闸管的工作过程晶闸管是四层三端器件,它有J1、J2、J3三个PN结,可以把它中间的NP分成两部分,构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管。
当晶闸管承受正向阳极电压时,为使晶闸管导通,必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。
每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。
因此是两个互相复合的晶体管电路,当有足够的门极电流Ig流入时,就会形成强烈的正反馈,造成两晶体管饱和导通。
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=α1Ia+α2Ik+ICO(1)若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为:Ik=Ia+Ig。
因此,可以得出晶闸管阳极电流为:(2)硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数α1和α2随其发射极电流的改变而急剧变化。
晶闸管、二极管主要参数及其含义
在规定条件下，不会导致晶闸管从断态转换到通态所允许的最大正向电压上升速度。一般制造商产品手册中给出了所有品种晶闸管的最小dv/dt值。
11．门极触发电压VGT
门极触发电流IGT
在规定条件下，能使晶闸管由断态转入通态所需的最小门极电压和门极电流。晶闸管开通过程中的开通时间、开通损耗等动态性能受施加在其门极上的触发信号强弱影响很大。如果在应用中采用较临界的IGT去触发晶闸管，将不能让晶闸管得到良好的开通特性，某些情况下甚至会引起器件提前失效或损坏。因此我们建议用户应用中采用强触发方式，触发脉冲电流幅值：IG≥10IGT；脉冲上升时间：tr≤1μs。为了保证器件可靠工作，IG必须远大于IGT。
12．结壳热阻Rjc
指器件在规定条件下，器件由结至壳流过单位功耗所产生的温升。结壳热阻反映了器件的散热能力，该参数也直接影响着器件的通态额定性能。一般制造商产品手册中对平板式器件给出了双面冷却下的稳态热阻值，对半导体功率模块，给出了单面散热时的热阻值。用户须注意，平板式器件的结壳热阻直接受安装条件的影响，只有按手册中推荐的安装力安装，才能保证器件的结壳热阻值满足要求。
4．断态不重复峰值电压VDSM
反向不重复峰值电压VRSM
指晶闸管或整流二极管处于阻断状态时能承受的最大转折电压，一般用单脉冲测试防止器件损坏。用户在测试或使用中，应禁止给器件施加该电压值，以免损坏器件。
5．断态重复峰值电压VDRM
反向重复峰值电压VRRM
是指器件处于阻断状态时，断态和反向所能承受的最大重复峰值电压。一般取器件不重复电压的90%标注（高压器件取不重复电压减100V标注）。用户在使用中须保证在任何情况下，均不应让器件承受的实际电压超过其断态和反向重复峰值电压。
晶闸管基础知识一
晶闸管基础知识一可控硅是硅可控整流元件的简称，亦称为晶闸管。
具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。
该器件被广泛应用于各种电子设备和电子产品中，多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。
家用电器中的调光灯、调速风扇、空调机、电视机、电冰箱、洗衣机、照相机、组合音响、声光电路、定时控制器、玩具装置、无线电遥控、摄像机及工业控制等都大量使用了可控硅器件。
二、可控硅的用途可控硅被广泛应用于各种电子设备和电子产品中，多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等。
家用电器中的调光灯、调速风扇、空调机、电视机、电冰箱、洗衣机、照相机、组合音响、声光电路、定时控制器、玩具装置、无线电遥控、摄像机及工业控制等都大量使用了可控硅器件。
三、可控硅的优点可控硅具有耐压高、容量大、效率高、可控制等优点。
四、可控硅的分类按其工作特性，可控硅（THYRISTOR)可分为普通可控硅（SCR）即单向可控硅、双向可控硅（TRIAC)和其它特殊可控硅。
五、主要参数可控硅的主要参数:1 额定通态电流（IT)即最大稳定工作电流，俗称电流。
常用可控硅的IT一般为一安到几十安。
2 反向重复峰值电压（VRRM)或断态重复峰值电压（VDRM），俗称耐压。
常用可控硅的VRRM/VDRM一般为几百伏到一千伏。
3 控制极触发电流（IGT)，俗称触发电流。
常用可控硅的IGT一般为几十微安到几十毫安。
六、封装形式常用可控硅的封装形式有TO-92、TO-126、TO-202AB、TO-220、TO-220AB、TO-3P、SOT-89、TO-251、TO-252等。
七、主要厂家主要厂家：ST、PHILIPS 、MOTOROLA、NEC、MITSUBISHI、TOSHIBA、TECCOR、SANKEN 等。
§1.整流元件（晶闸管）简单地说：整流器是把单相或三相正弦交流电流通过整流元件变成平稳的可调的单方向的直流电流。
单向晶闸管的特性及其参数
单向晶闸管的特性及其参数单向晶闸管的伏安特性曲线如图17-3 所示。
从特性曲线上可以看出它分五个区，即反向击穿区、反向阻断区、正向阻断区、负阻区和正向导通区。
大多数情况下，晶闸管的应用电路均工作在正向阻断和正向导通两个区域。
晶闸管A 、K 极间所加的反向电压不能大于反向峰值电压，否则有可能使其烧毁。
单向晶闸管的上述特性，可以用以下几个主要参数来表征。
①额定平均电流IT: 在规定的条件下，晶闸管允许通过的50Hz 正弦波电流的平均值。
②正向转折电压VBO : 是指在额定结温及控制极开路的条件下，在阳极和阴极间加以正弦技半波正向电压，使其由关断状态发生正向转折变为导通状态时所对应的电压峰值。
③正向阻断峰值电压VDRM: 定义为正向转折电压减去100V后的电压值。
④反向击穿电压VBR : 是指在额定结温下，阳极和阴极间加以正弦波反向电压，反向漏电流急剧上升时所对应的电压峰值。
⑤反向峰值电压VRRM:定义为反向击穿电压减去100V后的电压值。
⑥正向平均压降VT : 是指在规定的条件下，当通过的电流为其额定电流时，晶闸管阳极、阴极间电压降的平均值。
⑦维持电流IH: 是指维持晶闸管导通的最小电流。
⑧控制极触发电压VGT和触发电流lGT: 在规定的条件下，加在控制极上的可以便晶闸管导通的所必需的最小电压和电流。
⑨导通时间tgt(ton): 从在晶闸管的控制极加上触发电压VGT 开始到晶闸管导通，其导通电流达到90% 时的这一段时间称为导通时间-⑩关断时间tg ( toff) :从切断晶闸管的正向电流开始到控制极恢复控制能力的这一段时间称为关断时间。
此外，晶闸管还有一些其他参数.例如，为了使晶闸管能可靠地触发导通，对加在控制极上的触发脉冲宽度是有一定要求的;为使晶闸管能可靠地关断，对晶闸管的工作频率也有一定的规定;为避免晶闸管损坏，对控制极的反向电压也有一定的要求。
晶闸管的特性分析及主要参数
晶闸管的特性分析及主要参数晶闸管的动态特性主要有开通特性、通态电流临界上升率、反向恢复特性、关断特性、断态电压临界上升率等五个方面，其中开通和关断特性是其最重要的动态特性指标。
晶闸管的动态特性如图3-2所示：1.开通特性开通时间&是延迟时间G和上升时间~之和，&是将门极触发脉冲加到未开通的晶闸管上，到阳极电流达到其额定电流值的90%所需的时间，开通时间会随工作电压、阳极电流、门极电流和结温而变化。
开通损耗取决于开通期间负载电流的上升时间。
2.通态电流临界上升率晶闸管开通期间，其导电面积是由门极向四周逐渐展开的，过快的开通会使电流集中于门极区，导致器件局部过热损坏。
因此，在设计时考虑到晶闸管的电流上升率di/dt应低于器件允许的通态电流临界上升率。
强触发可以提高器件承受di/dt的能力。
3.关断特性当给处于正向导通状态的晶闸管外加反向电压时，阳极电流逐步衰减到零，并反向流动达到最大值/心，然后衰减到零，晶闸管经过时间I后恢复其反向阻断能力。
由于载流子复合过程较慢，晶闸管要再经过正向阻断恢复时间L之后才能安全的承受正向阻断电压。
普通晶闸管的关断时间约为几百微妙。
关断时间取决于结温、阳极电流、阳极电流上升率di/dt,反向电压和阳极电压，阳压上升率du/dt。
4.断态电压临界上升率du/dt当在阻断的晶闸管阳极一阴极间施加的电压具有正向的上升率，则由于结电容C的存在，会产生位移电流i = Cdu/dt而引起晶闸管的误触发导通。
因此，在设计时采用吸收电路的措施，使加于晶闸管上的断态电压临界上升率应该小于器件允许的断态电压临界上升率值。
门极正向伏安特性如图3-3所示，可以分为可靠触发区、不可靠触发区和不触发区等三个区域，门极特性中的最大和最小两条曲线反映该器件在整个工作范围内可能出现的最大阻抗和最小阻抗，门极阻抗随门极电流上升率的增大而增大。
利用门极特性曲线设计晶闸管触发器时，使其两个稳定输出状态落入不可靠触发区和可靠触发区内，触发器输出负载线与特性曲线的交点(A, B, C, D, E, J, K、I点)确定了在晶闸管开通延迟时间内流入门极所需的最小电流(E，J 点)和在运行中触发器可能输出的最大电流(1、K点）。
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练习：已知变压器副边电压为 u 2U sin(t), 其中 2 *50
晶闸管控制极电压波形见 u g 求负载电压 大u小0 。
u
T io
+ u –
+ uT–
+O RL –uoug
60°
O
2 420° t t
t 0 30 59 61 120180 240 360 390 419 430
控制电流远小于饱和电流，也可
使晶闸管导通。
5
① 晶闸管开通
晶闸管开通特性结论：
K
G
A
结论1：若控制极无电压，即使晶闸管加正 向电压，晶闸管不导通；
结论2：这开通条件为
1）加正向电压 2）晶闸管控制电路加合适的正向电压
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6
② 晶闸管维持导通
保持EA > 0，断开EG， iB2 (I A IG ) iG
如果正弦半波电流的最大值为Im, 则
I F
1 2π
0
Im
sin
td (t)
Im π
i
IF
2
t
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4. IH: 维持电流 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。
5. UF: 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、
阴极间的电压平均值。 一般为1V左右。
6. UG、IG：控制极触发电压和电流 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。
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14
结束
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15
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 。一般取 URRM=0.8UBR
UFRM、URSM中较小的一个，由于晶 闸管工作时可能会出现瞬时过电压， 其额定电压应该比管子上最大瞬时电 压大2~3倍
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3）IF：正向平均电流
环境温度为40C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。
u0
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10
2.3 晶闸管的伏安特性及其主要参数 1、晶闸管的伏安特性
IG >0
K
G
A
反向特性
正向特性
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11
2、晶闸管的主要参数
1） 正向重复峰值电压UDRM 2）反向不重复峰值电压URSM
额定电压
在门极断路而结温为额定值时，允 许重复加在器件上的正向峰值电压 。一般取UFRM = 80% UB0
A
ββ 12
iG
T1
iG
G
iB2
E
G
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R
β 2
iG
T2 EA_+
K
晶闸管导通后，去掉EG ， 依靠正反馈，仍可维持导通状 态。 结论3：开通后，失去控制 电压不能使之关断。
7
③ 晶闸管关断
A β 1β 2iG
T1
iG iB2
EG
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R
β 2iG
T2
EA
+ _
K
要使已导通的晶闸管关 断，可降低阳极电压，或增 加阳极回路电阻，使流过管 子的阳极电流减小到一定值 (一般为几十毫安)时，内部 正反馈无法维持．IA突然降 为零．晶闸管才能恢复正向 阻断状态。
8
晶闸管的导通条件为：
K
G
2019/11/22 A
1） 在阳极和阴极间加正向电压。 2) 在控制极和阴极间加正向触发电压。
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 阴极间加反相电压。
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3
① 晶闸管开通
已知：EA > EG > 0
A β 1β 2iG
T1
iG iB2
EG
R
β 2iG
T2
EA
+ _
形成正反馈过程:
iB2 iG
iC2 2iG iB1 iC1 β 1iC 2
1 2iG 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。
2、晶闸管
2.1概述 晶闸管——硅晶体闸流管的简称，是目前工业中实现大 容量功率变换和控制的主要电力电子器件。 晶闸管相当于一个可以控制接通的导电开关。
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1
2.2晶闸管的工作原理
1、晶闸管结构、符号与外形
晶闸管的内部结构示意图和图形符号如下图所示。它由 PNPN四层半导体构成，其间形成三个PN结，引出三个 电极，分别为阳极a、阴极k和控制极g。
晶闸管的外形图
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晶闸管的内部结构和符号
2
2、晶闸管工作原理
为了说明晶闸管的工作原理，可将晶闸管等效地看成由PNP和NPN型 两个三极管连接而成，每个三极管基极与另一个三极管的集电极相连，如 图所示，阳极a相当于PNP型三极管T2的发射极，阴极k相当于NPN型 T1三极管的发射极。
饱和电流为:
IA
EA RK201来自/11/224① 晶闸管开通
已知：EA > EG > 0
A β 1β 2iG
T1
iG iB2
EG
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R
β 2iG
T2
EA
+ _
K
饱和电流为:
IA
EA R
控制电流为:
IG
EG RG
正向电压为: E A
控制电压为: EG
通常控制电压远小于正向电压，