晶闸管相关知识培训
电子技术基础晶闸管课件
亮 已导通的晶闸管在正向阳 亮 极作用下，门极失去控制 亮 作用。
晶闸管在导通状态时，当 暗 阳极电压减小到接近于零
时，晶闸管关断。
电子技术基础晶闸管课件
16
晶闸管正常导通的条件： 1）晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压，UAK>0 2）晶闸管门极和阴极之间必须施加适当的正向脉冲电压
和电流， UGK>0
雪崩 击穿
IH
IG 2
IG1 IG=0
O
U DRM U bo +U A
U DSM
-IA
晶闸管的伏安特性
电子技术基础晶闸管课件
21
6.2.4晶闸管的主要参数
1 正向重复峰值电压
晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加 在晶闸管两端的正向峰值电压。
一般取UFRM = 80% UB0 。 普通晶闸管 UFRM 为100V- 3000V
18
6.2.3晶闸管伏安特性曲线 (I f(U)曲线 )
正向平均电流
I IF
维持电流
UBR URRM
IH
o U
反向转折电压
_+
反向特性
+_
IG2 > IG1 > IG0 IG2 IG1 IG0 UFRMUBO U
正向转折电压
正向特性
电子技术基础晶闸管课件
19
• 正向特性
• IG=0时，器件两端施加
电子技术基础晶闸管课件
29
2
（1）选择额定电流的原则
• 在规定的室温和冷却条件下，只要所选管子的 额定电流有效值大于等于管子在电路中实际可
能通过的最大电流有效值I TM即可。考虑元件的
过载能力，实际选择时应有1.5~2倍的安全裕量。
晶闸管相关知识点总结
晶闸管相关知识点总结一、晶闸管的基本结构晶闸管由四层P-N结组成，常用的结构有NPNP和PNPN两种。
NPNP结构的晶闸管由N型半导体和P型半导体交替组成，其中N1P1之间为薄的P2层，称为控制层。
PNPN结构的晶闸管则由P型半导体和N型半导体交替组成，其中P1N1之间为薄的N2层，也称为控制层。
在两种结构中，N1和P2之间或P1和N2之间的结被称为触发结，控制层P2或N2与外接的触发电压信号V_g相结，当V_g增大到一定数值时，触发结打开，晶闸管导通，电流通过。
晶闸管的最大阳极与阴极电压称为额定阳极电压U DRM，最大阳极电流称为额定阳极电流I DRM。
二、晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理可以从触发过程和导通过程两个方面来解释：1.触发过程晶闸管的触发过程是从晶闸管关断状态转变成导通状态的过程。
在正常工作状态下，晶闸管的阳极与阴极两端之间的电压为正向电压，晶闸管是处于关断状态的。
当控制层加上一个正脉冲电压时，触发结上的电场会产生漏极扩散，从而使控制层中的电子和空穴向N1层或P1层运动。
如果控制层中的载流子浓度高于某个值，那么触发结的电阻就会下降，电流将通过触发结，使晶闸管进入导通状态。
2.导通过程当晶闸管处于导通状态时，阳极和压电传输的电流都是主要的通电要素。
此时晶闸管的特性曲线显示出电流与电压之间的非线性关系。
当电流I G增加，晶闸管的触发电压U GT几乎不变，但是阳极电流I A与触发电流I G呈线性关系。
当晶闸管的阳极电压增加，电流增大，但是增加的速度并非线性关系。
当电压继续增大时，电流稳定在一个较大的数值。
在导通状态下，晶闸管相当于一个两端电压少量扩大的二极管。
三、晶闸管的特性晶闸管的特性可以从静态特性和动态特性两个方面来讨论：1.静态特性晶闸管的静态特性包括触发特性和导通特性两个方面：触发特性是指晶闸管在不同触发电流和触发电压条件下的触发特性曲线。
当触发电流I G增加时，触发电压U GT基本不变，这种关系在实际电路中经常用来测量晶闸管的参数。
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D R M 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峰值电压。
反向重复峰值电压RRM 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峰值电压。
通态（峰值）电压TM U ：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。
通态平均电流()T A V I ：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值。
维持电流H I ：使晶闸管维持导通所必需的最小电流。
擎住电流L I ：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TSM I ：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gt t 、关断时间q t 、断态电压临界上升率/du dt 和通态电流临界上升率/di dt 。
3. 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。
变流技术晶闸管PPT课件
状态
条
件
说明
从关断到导通
1、阳极电位高于是阴极电位 2、控制极有足够的正向电压和电流
两者缺一不可
维持导通
1、阳极电位高于阴极电位 2、阳极电流大于维持电流
两者缺一不可
从导通到关断
1、阳极电位低于阴极电位 2、阳极电流小于维持电流
.
任一条件即可
12
第二节 晶闸管的特性
晶闸管阳极与阴极之间的阳极电压Ua与其 阳极电流Ia的关系，简称为晶闸管伏安特性。
任一含有直流分量的电流 波形都有以下几个参数：
1、电流平均值ITa 2、电流的有效值I 3、波形系数Kf
.
24
第2课 半导体变流技术—晶闸管
三、晶闸管的主要参数
2．晶闸管的电流参数 (1)通态平均电流ITa
平均电流Ita 有效值I为
波形系数Kf
.
I = 1.57 ITa
25
第二节 晶闸管的特性
二．晶闸管的电流参数
.
21
第二节 晶闸ITa
决定其允许电流大小的是 温度
影响晶闸管散热的因素：1晶 闸管与散热器接触的紧密程度； 2散热器的大小和冷却方式(自 冷、风冷和水冷等)；3环境温 度和冷却介质的温度等。当这 些情况不同时，晶闸管允许通 过的通态平均电流也不同。
.
22
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。
由于可控硅只有导通和关断两种工
作状态，所以它具有开关特性，这
种特性需要一定的条件才能转化。
.
11
第一节 晶闸管的结构及其工作原理
二、晶闸管的工作原理 晶闸管（可控硅）导通和关断条件
《晶闸管及其应用》课件
《晶闸管及其应用》PPT课件
目 录
• 晶闸管简介 • 晶闸管类型与参数 • 晶闸管应用 • 晶闸管电路设计 • 晶闸管使用注意事项
01
晶闸管简介
晶闸管定义
总结词
晶闸管是一种大功率半导体器件，具有单向导电性。
详细描述
晶闸管是一种由半导体材料制成的电子器件，其工作原理基于半导体的PN结。 它具有单向导电性，即只允许电流在一个方向上流动，而在另一个方向上则截 止。
详细描述
晶闸管作为电力电子器件，在电力系统、工业自动化、新能源等领域发挥着重要作用。通过整流技术，可以将交 流电转换为直流电，满足各种电子设备和电器的需求。逆变技术则将直流电转换为交流电，用于驱动电机、照明 等设备。此外，晶闸管还可以用于开关电路，实现电源的通断控制。
电机控制应用
总结词
晶闸管在电机控制领域应用广泛，可以实现电机的调速和正反转控制。
斩波电路设计
总结词
斩波电路是利用晶闸管快速导通和关断特性 ，将直流电转换为脉冲信号的电路。
详细描述
斩波电路设计主要考虑晶闸管的触发角、关 断角和脉冲宽度等因素，以实现斩波效果。 斩波电路常用于调节电源的输出电压或电流 ，以达到节能或调节系统性能的目的。
05
晶闸管使用注意事项
安全操作注意事项
01 操作前应穿戴好防护用具，确保工作区域 安全。
晶闸管工作原理
总结词
晶闸管由P1、N1、P2、N2四个层构成，利用内部电荷的移 动实现电流的控制。
详细描述
晶闸管由P型半导体和N型半导体交错排列形成P1、N1、P2 、N2四个层。当晶闸管两端加上正向电压时，空穴和电子分 别在P1层和N1层中形成，并形成电流。当晶闸管两端加上反 向电压时，空穴和电子在P2层和N2层中形成，但由于内部电 荷的移动被阻止，电流无法通过。
晶闸管知识点总结
晶闸管知识点总结一、晶闸管的工作原理晶闸管是一种半导体器件，也称为双极型开关管。
它由四层P-N结构组成，具有三极管的放大和开关特性，可以控制大功率、高电压的直流和交流电路。
晶闸管的工作原理主要包括触发、导通和关断三个过程。
1. 触发过程：晶闸管的触发是由外部的信号电压或电流来完成的。
当外部信号电压或电流超过晶闸管的触发门电压时，会使得晶闸管的内部结构发生变化，从而使得晶闸管进入导通状态。
2. 导通过程：一旦晶闸管被触发，它就会进入导通状态，电流将通过晶闸管流向负载电路，完成电路的通断操作。
晶闸管的导通状态可以持续一段时间，直到外部信号电压或电流减小，或者达到关断条件。
3. 关断过程：当外部信号电压或电流减小，或者达到关断条件时，晶闸管会进入关断状态，电流不再通过晶闸管，从而完成电路的断开。
二、晶闸管的特性晶闸管具有许多独特的特性，使得它在电路中得到广泛应用。
1. 高电压能力：晶闸管可以承受较高的电压，通常可达数千伏。
2. 大电流能力：晶闸管能够承受较大的电流，通常可达数百安。
3. 快速开关特性：晶闸管具有快速的响应速度，可以在微秒内完成导通和关断操作。
4. 可控性强：晶闸管可以通过外部的触发信号来实现导通和关断，并且触发信号可以通过调节来实现晶闸管的控制。
5. 低损耗：晶闸管的导通和关断过程中损耗较小，效率较高。
6. 大功率应用：由于晶闸管具有较高的电压和电流能力，因此适用于大功率电路的控制。
三、晶闸管的类型和结构晶闸管主要有PNPN型、NPNP型和COM型三种结构，其中PNPN型晶闸管是最常用的一种。
1. PNPN型晶闸管：这种晶闸管由两个N型半导体区和两个P型半导体区交替排列组成。
在PNPN结构中，有一个P-N结和一个N-P结，这两个结共同构成了PNPN结构。
PNPN型晶闸管具有导通压降小，结构简单，制作容易等特点。
2. NPNP型晶闸管：这种晶闸管与PNPN型晶闸管结构相似，不同之处在于两个N型半导体区和两个P型半导体区的排列顺序相反。
电子技术基础课程课件——单元七晶闸管
反电动势负载单相半控桥式整流电路
当电源电压u2>E时，加触发 信号，晶闸管才能导通 当电源电压等于E时，晶闸管关断 采取的措施：
2. 单相半控桥式整流电路 （1）电路组成及工作原理
V1
V2
iL +
正半周
ωt<α时
V1、V4正向阻断，V2、uL=0 V3反向阻断
+u-+2
RL
uL
ωt=α时 V1、V4导通，V2、 uL=u2
V3反向阻断
ωt=π时 V1、V4关断
uL=0
V3
V4
-
单相桥式可控整流电路的移相范围为：
0～π
单相整流电路
It(AV) 2π IL
流过续流二极管的平均电流为：
I' t(AV)
2π 2
2π
IL
【例】有一单相半控桥式整流电路，负载为直流电阻为5Ω的感性负
载，输入电压U2=220V，试求控制角α=30°时的输出电压，晶闸管
中的电流平均值，续流二极管中的电流平均值。
解： 负载的平均电压：
UL
0.9
1
cos 2
0
uL U V W
α=60°时， 工作波形
ug
θ ＜120°
θ =90°
0 600
600
600
ωt
θ θθ
输出波形不连续
uL
UVW
α=90°时， 工作波形
θ＜120° θ =60°
ug
0
900
900
900
ωt
θθ
θ
uL
UVW
小结:
（1）改变触发脉冲的时间，就能改变整流电路输出电压uL的 大小：当α＝0°时，输出波形同三相半波整流电路，输出电压 最大，α增大，输出电压减小，α＝150°时，uL=0。
晶闸管及变频器培训课件
v
S
vg
0
2
t
v
d
0
t
id
0
t
vT
4
vT1
0
v
T1
v
T 4
t
几个名词术语
• • • • • • • （1）控制角α: 从SCR承受正向电压时刻起到触发脉冲 前沿时刻之间的时间所对应的电角度。 ＝》把不控器件（二极管）的导通时刻后移的电角度。 （2）元件导通角θ（导电角）： 元件在一周期内导通的时间所对应的电角度。本例θ=π-α （3）移相：改变触发脉冲出现时刻，即改变控制角大小。 改变α角的大小就可以控制输出电压的大小实现“移相 控制”，被简称“相控”。 • （4）移相范围：控制角α能够变化的范围，本例0～ 180° • （5）换相（换流）：电流从一个元件转移到另一个元件 的过程。
高频PWM整流能够改善整流电路技术性能－－(全控器件)
• 重要概念 • （1）整流：利用半导体电力开关器件的通、断控 制，将交流电能变为直流电能称为整流。 • （2）整流器（rectifier）：实现整流的电力半导 体开关电路连同其辅助元器件和系统称为整流器。 • （3）逆变（invert）是指把直流电能转换成交流 电能的变换，它相对于整流是一种逆向过程，其 平均功率（能量）是从直流侧 流向交流侧的。 • （4）有源逆变与无源逆变
• 电源电流is为180°正、负矩形波。
IT 1 2
2 I D d ( t )
1 2
ID
基波电流有效值
• 电源基波功率因数角φ
1
＝α ； α 越大，cosφ
1
越小。（结论适于所有相控整流电路）
晶闸管(可控硅)知识
怎样用数字万用表判断单向晶闸管的极性单项晶闸管分为PNPN和NPNP两种，各有三个管脚分别为阳极、控制极、阴极！用数字式万用表的晶体管档（两个表笔接到一块会响那个档），PNPN型：用万用表分别测这三个管脚（要正反各一次，也就是说一个管最多测六次），其中这六次只有一次有数值，当显示器上有数值时红表笔（正极）接控制极，黑表（负极）笔接阴极，另外一个管脚就是阳极！NPNP型管与此步骤相同，只不过最后红表笔接阴极，黑表笔接控制极！一、可控硅符号与性能介绍可控硅符号：可控硅也称作晶闸管，它是由PNPN四层半导体构成的元件，有三个电极，阳极A，阴极K和控制极G。
可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性好。
在调速、调光、调压、调温以及其他各种控制电路中都有它的身影。
可控硅分为单向的和双向的，符号也不同。
单向可控硅有三个PN结，由最外层的P极和N极引出两个电极，分别称为阳极和阴极，由中间的P极引出一个控制极。
单向可控硅有其独特的特性：当阳极接反向电压，或者阳极接正向电压但控制极不加电压时，它都不导通，而阳极和控制极同时接正向电压时，它就会变成导通状态。
一旦导通，控制电压便失去了对它的控制作用，不论有没有控制电压，也不论控制电压的极性如何，将一直处于导通状态。
要想关断，只有把阳极电压降低到某一临界值或者反向。
双向可控硅的引脚多数是按T1、T2、G的顺序从左至右排列（电极引脚向下，面对有字符的一面时）。
加在控制极G上的触发脉冲的大小或时间改变时，就能改变其导通电流的大小。
与单向可控硅的区别是，双向可控硅G极上触发脉冲的极性改变时，其导通方向就随着极性的变化而改变，从而能够控制交流电负载。
而单向可控硅经触发后只能从阳极向阴极单方向导通，所以可控硅有单双向之分。
电子制作中常用可控硅，单向的有MCR－100等，双向的有TLC336等。
这是TLC336的样子：二、向强电冲击的先锋—可控硅可控硅是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个PN 结的四层结构的大功率半导体器件。
培训计划1-场效应管、晶闸管
Y-Sing Components Ltd Training Material一：Field Effect Transistor（场效应管）1：场效应管基础知识场效应晶体管（FET)简称场效应管，一般的晶体三极管是由两种极性的载流子,即多数载流子和反极性的少数载流子参与导电,因此称为双极型晶体管,而FET仅是由多数载流子参与导电,它与双极型相反,也称为单极型晶体管。
它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，可用于信号放大和开关电路，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。
2：场效应管的分类:1）场效应管分结型（J-FET）、绝缘栅型(MOS-FET)两大类2）按沟道材料:结型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种.3）按导电方式:耗尽型与增强型,结型场效应管均为耗尽型,绝缘栅型场效应管既有耗尽型的, 也有增强型的。
TO-92 J-FET TO-220 MOS-FET TO-3P MOS-FETSMD J-FET SMD MOS-FET SMD SO-8 MOS-FET金属封装MOS-FET MOS-FET大功率模块Y-Sing Components Ltd Training Material3：场效应管应用基于场效应管相比三极管更优良的特性，在大电流，高电压电路中得到广泛应用，以下方面多用到场效应管：1）开关电源（笔记本电电源适配器，PC电源，液晶电视）：2SK3918,2SK3113,2SK3458,IRF44。
2）变频器（空调变频器，高频电焊机）：ST4NK60ZFP, FQA11N90，2SK2698。
3）音响（大功率音频功率放大器，汽车功率放大器）：IRF450,IRF540/IRF9540,2SK3984。
二：THYRISTOR（晶闸管）1：双向晶闸管基础知识晶闸管又叫可控硅，它的主要成员有单向晶闸管（SCR）、双向晶闸管（TRIAC），它是由PNPN 四层半导体构成的元件，有三个电极、阳极A、阴极K和控制极G。
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快速关断，反向恢复电荷减至最小，就需要 短的载流子寿命。减少载流子寿命主要靠扩 散金属杂质和高能辐照实现。
晶闸管管芯高压结构设计
表面耗尽层会增大，减弱了表面的峰值电场，使器件的 击穿电压能接近平面结。 最优的正斜角角度在30°～60 °之间。
A P1 N1 G P2 N2 K G
A P N P N G P N
iA 100% 90%
10% 0 td uAK
tr IRM
t
2) 关断过程
反向阻断恢复时间trr 正向阻断恢复时间tgr 关断时间tq以上两者之和 tq=trr+tgr 普通晶闸管的关断时间 约几百微秒
O
t
trr
URRM t gr
晶闸管的开通和关断过程波形
晶闸管的主要参数
1）电压定额
断态重复峰值电压UDRM
其中：VT 0
：器件门槛电压，单位为伏（V）；
IT ( AV ) ：通态平均电流，单位为安（A）； ITrsm ：通态有效值电流，单位为安（A）； f rT ：波形系数； ：器件的斜率电阻，单位为欧姆
f2 =
π (2θ − sin 2θ ) ， 2 2(1 − cos θ )
θ 为导通角
开关损耗、通态损耗 对于正弦半波电流，电流有效值I＝1.57Id ＝1.57IT（AV）
式中α1和α2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 G + I CBO1 + I CBO2
1 − (α 1 + α 2 )
晶闸管的双晶体管模型及其工作原理 a) 双晶体管模型 b) 工作原理
晶闸管元件的基本工作原理
晶闸管元件的基本工作原理
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 阳极电压上升率du/dt过高 结温较高 光触发 光触发可以保证控制电路与主电路之间的良好绝缘而应用于高 压电力设备中，称为光控晶闸管（Light Triggered Thyristor— —LTT）。 只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段。
雪崩 击穿
-IA
晶闸管的伏安特性
IG2>IG1>IG
I = f (U )曲线
正向平均电流
I IF + _
IG2 > IG1 > IG0 IG2 IG1 IG0 UU UFRM UBO U
维持电流
UBR URRM
IH
O
反向转折电压
_ +
反向特性
正向转折电压
正向特性
晶闸管的基本特性
（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 小的反相漏电流流过。 当反向电压达到反向击穿 电压后，可能导致晶闸管 发热损坏。
UA URSMURRM IH O IG2 IG1 IG=0 UDRM Ubo +UA UDSM IA 正向 导通
雪崩 击穿
晶闸管的伏安特性
IG2>IG1>IG
-IA
晶闸管的基本特性
2） 动态特性 1) 开通过程
延迟时间td (0.5~1.5μs) 上升时间tr (0.5~3μs) 开通时间 tgt 以上两者之和， tgt=td+ tr
晶闸管结的结构与性能
硅片的厚度：阻 断电压高的较 厚，带来的不利 影响是损耗的增 加和浪涌能力的 降低。
晶闸管的门极工艺
P极的掺杂 浓度对门极 的触发敏感 性影响很大 要求门极敏感 性高，往往 dv/dt较低， 同时关断时间 tq较大。
载流子寿命控制－电子辐照
载流子寿命是一个对双极功 率器件所有重要参数都有影 响的参数。为了将通态损耗 保持在可接受的低水平，希 望有一个长的载流子寿命。
一般手册中给定的Qrr值, 是在最 高结温情况下，VR = 0.5VRRM 和 VRM = 0.8VRRM时给定的。 Qrr对选择R-C吸收回路非常关 键。
晶闸管的主要参数
结壳热阻Rjc
一般手册中给出单面阳极、阴 极及双面冷却直流热阻值。
Tcmax= Tjmax - PRthJC
最高工作结温TJM
在低发射极电流下α 是很小的，而当发射极电流建立 起来之后，α 迅速增大。 阻断状态：IG=0，α1+α2很小。流过晶闸管的漏电流稍 大于两个晶体管漏电流之和。 开通状态：注入触发电流使晶体管的发射极电流增大 以致 α 1+α2 趋近于 1 的话，流过晶闸管的电流 IA ，将趋 近于无穷大，实现饱和导通。IA实际由外电路决定。
晶闸管相关知识介绍
讲解内容提纲
• • • • • • • • • 1.元件的基本结构和制造工艺 2.晶闸管元件的基本工作原理 3.晶闸管相关参数介绍及功率损耗 4.晶闸管的触发 5.晶闸管的保护 6.晶闸管的串并联应用 7.各类晶闸管及其应用 8.晶闸管可靠工作条件 9.晶闸管在实际工程中应用注意事项
——指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流
上升率。 ——如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。
反向恢复电荷Qrr
定义在反向恢复电流基础上，一 般给出最大、最小值。在元件串 联应用时，可以要求厂家给出具 体测试值，恢复电荷值小的最先 关断。
Qrr会随着结温的增加而 增加，会随通态电流的下 降时间和大小增加而增 加。
元件的基本结构
双面压接型晶闸管结构：陶瓷 外壳、阴阳极盘、硅片、硅片 保护树脂（聚酰亚胺）、门极 引线等
晶闸管内部结构组成
晶闸管制造工艺流程简介
1.高纯度单晶硅的制备（此时载流子寿命可长达1ms） 2.硅片的制备（切割、研磨、抛光、漂洗） 3.热氧化（SiO2 起到将半导体层隔离开的作用） 4.光刻（电特性，不同材料层上做出几何图形） 5.刻蚀工艺（去除各种材料层） 6.杂质引入及再分布、扩散、离子注入 7.接触的制备（传导电流和热，钼片钨片结合；合金烧接） 8.载流子寿命控制－电子辐照技术 9.高压结构
晶闸管触发
左图为一个简单光电隔离驱动器 • 光电隔离器由发光二极管LED和光 控晶闸管LAT组成 • 光电耦合隔离较变压器隔离电磁 干扰小，但光控晶闸管LAT必须能 承受电路高压 • 高压电力系统直流输电所用的高 压大功率SCR触发器大都采用光纤 电缆传送驱动信号
晶闸管的电压和电流保护
1.过压保护
（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。 正向电压超过正向转折电压 Ubo，则漏电流急剧增大，器件 开通。 随着门极电流幅值的增大，正向 转折电压降低。 晶闸管本身的压降很小，在1V左 右。
IA 正向 导通
UA
URSMURRM
IH O
IG2
IG1 IG=0 UDRM Ubo +UA UDSM
擎住电流 IL
浪涌电流ITSM
一般手册中给出正弦半波10ms 不重复浪涌电流值。在确定极限值时,要 将许多器件测试到损坏,然后选出一个浪涌电流值,使器件在承受该浪涌试 验时还有足够的裕度。 试验时采用样本规定的最高允许结温为初始温度, 在正向浪涌电流后,紧接着在后半周施加80% VRRM。如果保护措施能确 保浪涌电流后无反压,则允许浪涌电流超过15%。
浪涌电流、过载电流和重
复峰值电流关系示意图
晶闸管的主要参数
3）动态参数
除开通时间tgt和关断时间tq外，还有：
断态电压临界上升率du/dt
——指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通 态转换的外加电压最大上升率。 ——电压上升率过大，使充电电流足够大，就会使晶闸管误导通 。
通态电流临界上升率di/dt
任何高于重复峰值电压VRRM或VDRM的电压都视为过压。任 何显著的反向电流都会引起很大的功耗，导致器件产生局部温 升，造成热奔失效。通常采用的辅助电路型式有：阻容吸收回 路、压敏电阻器（如MOV等）或雪崩半导体器件（如BOD等）
晶闸管的触发
典型门极触发电压电流波形 门极电压低驱动弱导致门极电流变形
中度
严重
Gate-trigger current
一大功率元件 手册中对门极 驱动的要求
晶闸管可靠触发对门极触发源要求
1 一般要求
鉴于晶闸管的门极触发脉冲特性对晶闸管开通过程的影响。好的触发 脉冲可以使器件的开通时间缩短、开通损耗减小、器件耐受di/dt的能 力增强。应用中应采用强触发方式： 触发脉冲电流幅值：IG =10IGT； 脉冲上升时间：tr≤1μs； 门极脉冲宽度大于10μs； 为了保证器件可靠工作，IG必须远大于IGT。
—— 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。
反向重复峰值电压URRM
—— 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。
使用注意： 通常取晶闸管的 UDRM和URRM中较小 的标值作为该器件 的额定电压。 选用时，一般取额 定电压为正常工作 时晶闸管所承受峰 值电压2~3倍。
+ IA
P1 P2
A N1
T1 P2 N2
N1 T2
IG
IK _K
K 晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合
晶闸管元件的基本工作原理
按晶体管的工作原理 ，得：
I c 1 = α 1 I A + I CBO
I c 2 = α 2 I K + I CBO
1
2
IK = I A + IG
I A = I c1 + I c 2
通态（峰值）电压UT
—— 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。
2）电流定额
晶闸管的主要参数
通态平均电流 IT(AV）
——在环境温度为40°C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所 允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。