《电力电子器件》PPT课件

如去掉阳h 极电压UAK、加反向电压。8
1.3 晶闸管的工作原理
Ic1 1IAICB1O （1-1）
Ic2 2IKICB2O （1-2）
IK IAIG
（1-3）
IAIc1Ic2
（1-4）
式中1和2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 ：
流。）
h
7
晶闸管的特性总结如下：
承受反向电压时，不论门极是否有触 发电流，晶闸管都不会导通。
承受正向电压时，仅在门极有触发电 流的情况下晶闸管才能开通。
晶闸管一旦导通，门极就失去控制作 用。
结论：
要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电 流降到接近于零的某一数值以下 。
SCR导通条件： UAK>0 同时 UGK>0 由导通→关断的条件：使流过SCR的电流降低至维持电流以下。
O
UDRM Ubo +UA
UDSM
晶闸管本身的压降很小，在1V左右。
-IA
导通期间，若门极电流为零，且阳极电 流降至某一数值IH以下，则晶闸管又回到 正向阻断状态。IH称为维持电流 h
。
图1-8 晶闸管的伏安特性
IG2>IG1>IG
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（2）反向特性
反向特性类似二极管的反向特 性。
反向阻断状态时，只有极小的 反向漏电流流过。
际由外电路决定。
IA
2IG ICBO1ICBO2 1(1 2)
IG Ib2 Ic2(=β2Ib2) Ib1
h
Ic1(=β1Ib1)
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其他几种可能导通的情况：
阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应（硬开通）
阳极电压上升率du/dt过高
结温较高 光触发
光触发原理制成光控晶闸管，可以应用于高压电力 设备中，保证控制电路与主电路之间的良好绝缘。 只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段。
h
4
（a）Hale Waihona Puke Baidu
（b）
晶闸管等效电路
h
5
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h 外形及结构
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1.2 晶闸管的单向可控导电性
〔解释〕
➢ 当SCR的阳极和阴极电压UAK<0，即EA下正上负，无论门极G加什么电压， SCR始终处于关断状态；
➢ UAK>0时，只有EGk>0，SCR才能导通（灯亮）。说明SCR具有单向可控 导电性；
普通晶闸管的关断时间约几
百微秒
h
trr URRM tgr
晶闸管的开通和关断过程波形
15
（2）关断过程
反向阻断恢复时间trr：正向电流 降为零到反向恢复电流衰减至接
近于零的时间
正向阻断恢复时间tgr：晶闸管要 恢复其对正向电压的阻断能力还
需要一段时间
h
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在正向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管施加正向电压，晶闸管会重新正 向导通
h
11
2 晶闸管的特性
2.1 静态特性
阳极伏安特性 （1）正向特性
IG=0时，器件两端施加正向电压，只
有很小的正向漏电流，为正向阻断状
态。
URSMURRM -
正向电压超过正向转折电压Ubo，则漏 UA
电流急剧增大，器件开通。
随着门极电流幅值的增大，正向转折
雪崩 击穿
电压降低。
IA
正向 导通
IH
IG2 IG1 IG=0
实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间的反向电压，使晶闸管充分恢复 其对正向电压的阻断能力，电路才能可靠工作
第一章 电力电子器件
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1
电力电子器件(2)--晶闸管
• 1. 晶闸管的结构与工作原理 • 2. 晶闸管的基本特性 • 3. 晶闸管的主要参数 • 4. 晶闸管的派生器件
h
2
1 晶闸管的结构与工作原理
晶闸管（Thyristor）——硅晶体闸流管的简称 又称：可控硅整流器SCR，简称可控硅。
晶闸管派生器件：快速晶闸管、逆导晶闸管、双向晶闸 管、光控晶闸管等。
延迟时间td (0.5~1.5s)
iA 100%
上升时间tr (0.5~3s)
90%
开通时间ton以上两者之和， 10%
ton=td+ tr
0 td tr uAK
t
（2）关断过程
IRM
反向阻断恢复时间trr
O
t
正向阻断恢复时间tgr
关 断 时 间 toff 以 上 两 者 之 和 toff=trr+tgr
➢ SCR导通后，去掉EGK,SCR仍然导通。说明SCR一旦导通，门极G将失去 控制作用。SCR导通后的管压降为1V左右，主电路中的电流I由R和EA的 大小决定；
➢ SCR导通后，若UAK≤0，SCR关断。（若使R增大或EA降低，导致I逐渐 降低至某一个小数值时，则SCR同样会关断。该小电流称为SCR的维持电
2IG ICBO1ICBO2
IA 1(1 2)
（1-5） 图1-7 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理
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a) 双晶体管模型 b) 工作原理 9
➢ 正 向 阻 断 ： 开 关 S 断 开 ， IG=0 ，
1+2很小。流过晶闸管的漏电流稍大
于两个晶体管漏电流之和。
➢ 触发导通：开关S闭合，注入触发电
流IG。管子内部形成电流正反馈，V1、 V2饱和，1+2趋近于1，流过晶闸管 的电流IA急剧增大，晶闸管导通。IA实
当反向电压达到反向击穿电压
URSMURRM UA
后，可能导致晶闸管发热损坏。 雪崩
击穿
IA 正向 导通
IH
IG2 IG1 IG=0
O
UDRM Ubo +UA
UDSM
-IA
图1-8 晶闸管的伏安特性
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IG2>IG1>IG
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2.2 晶闸管的动态特性
（1） 开通过程 高时工必作须频考率虑低动时态，特不性需。要考延时虑迟刻动时开态间始特t，性d：到；门工阳极作极频电电率流流阶上跃升
到稳态值的10%的时间
影响因素：
阳极电压大小、 门极电流大小、 主回路电感大小 等
上10%升上时升间到tr：稳阳态极值电的流90从%所 需的时间
开通时间ton以上两者之和，
ton=td+ tr 普通晶闸管延迟时间为 0.5~1.5s，上升时间为
0.5~3s
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2.2 晶闸管的动态特性
（1）开通过程
1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管。 1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。 1958年商业化。 能承受大电压和电流，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位。
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3
1.1 晶闸管的结构
G
KK
A A G
a)
A
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K b)
K G
A c)
外形有螺栓型和平板型两种封装。 有三个电极：A、K 、G 螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便。 平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。