电力二极管与晶闸管(2)

URRM =（2～3）UDM
（1-2）
选用时取相应标准系列值。
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3. 电力二极管的测试及使用注意事项
由于电力二极管的内部结构为PN结，因此用万用 表的R×100挡测量阳极A和阴极K两端的正、反向电 阻，可以判断电力二极管的好坏。一般电力二极管 的正向电阻在几十欧至几百欧，而反向电阻在几千 欧至几十千欧以上为好的；若正、反向电阻都为零 或都为无穷大，说明电力二极管已经损坏。注意： 严禁用兆欧表测试电力二极管。
(3)断态电压临界上升率du／dt 在额定结温和门极开路情况下， 不使器件从断态到通态转换的阳极电压最大上升率称为断态 电压临界上升率。
(4)通态电流临界上升率di／dt 在规定条件下，晶闸管在门极触 发开通时所能承受不导致损坏的通态电流最大上升率称为通 态电流临界上升率。
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六、晶闸管的门极伏安特性及主要参数
a)
b)
c)
图1-4 晶闸管的符号及外形
a) 晶闸管的符号 b）螺栓形晶闸管的外形 c）带有散热器平板式晶闸管的外形
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二、晶闸管的导通与关断条件
导通和关断条件可通过图1-5所示的实验
图1-5 晶闸管的导通与关断实验电路
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二、晶闸管的导通与关断条件
实验结论：
1）晶闸管的导通条件：在晶闸管的阳极和阴极两端 加正向电压，同时在它的门极和阴极两端也加正向 电压，两者缺一不可。
管相比，高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额 都不易做高。
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三、逆导晶闸管
逆导晶闸管是将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯 上的电力集成器件，这种器件不具有承受反向电压的能力， 一旦承受反向电压即开通，其电气图形符号和伏安特性如图 1-13所示。
图1-13 逆导晶闸管的电气符号和伏安特性
电力二极管使用时必须保证规定的冷却条件，如不 能满足规定的冷却条件，必须降低容量使用。如规 定风冷元件使用在自冷时，只允许用到额定电流的 1/3左右。
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四、电力二极管的主要类型
1.整流二极管 整流二极管多用于开关频率不高(1kHz以下)的整流电路中。但
其正向电流定额和反向电压定额却很高。
2)晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，因此门极 所加的触发电压一般为脉冲电压。晶闸管从阻断变 为导通的过程称为触发导通。门极触发电流一般只 有几十毫安到几百毫安，而晶闸管导通后，可以通 过几百、几千安的电流。
3)晶闸管的关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于 维持电流IH。
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三、晶闸管的工作原理
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么么么么方面
Sds绝对是假的
五、晶闸管主要参数
1.额定电压UTn 当门极开路，元件处于额定结温时，根据所测定的正向转折电压UBO和反向
击穿电压URO，由制造厂家规定减去某一数值(通常为1OOV)，分别得到正 向不可重复峰值电压UDSM和反向不可重复峰值电压URSM，再各乘以0.9， 即得正向断态重复峰值电压UDRM和反向阻断重复峰值电压URRM。 2.额定电流IT(AV) 晶闸管的额定电流也称为额定通态平均电流，即在环境温度为40℃和规定 的冷却条件下，晶闸管在导通角不小于170°的电阻性负载电路中，当不 超过额定结温且稳定时，所允许通过的工频正弦半波电流的平均值。
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本章小结
电力二极管也是由PN结组成，加正向电压导通，加反向 电压截止，是一个不可控的单向导通器件。
普通晶闸管内部为PNPN四层结构，向外引出阳极A、阴极K 和门极G三个电极。它的导通条件是：对晶闸管的阳极和阴 极两端加正向电压，同时在它的门极和阴极两端也加适当的 正向电压。关断条件是：使流过晶闸管的阳极电流小于维持 电流。晶闸管的工作原理可用两个互补连接的等效晶体管电 路来分析，当门极注入一定电流时，会形成一个强烈的正反 馈过程，使管子迅速饱和导通。管子导通时，内部等效电路 中的任一只管子的集电极电流即为另一只管子的基极电流， 去除门极触发电流不会影响管子的导通状态，即门极失去控 制作用。
140℃时，所允许长时间连续流过50Hz正弦半波的电流平均值。将此电 流值取规定系列的电流等级，即为元件的额定电流。
2. 反向重复峰值电压URRM 在额定结温条件下，取元件反向伏安特性不重复峰值电压值URSM的80%称
为反向重复峰值电压URRM。将URRM值取规定的电压等级就是该元件的额 定电压。
3. 正向平均电压UF 在规定环境温度+40℃和标准散热条件下，元件通过50Hz正弦半波额定正
1.门极不触发电压UGD和门极不触发电流IGD 不能使晶闸管从断态转入通态的最大门极电压称为门极不触
发电压UGD，相应的最大电流称为门极不触发电流IGD。 2.门极触发电压UGT和门极触发电流IGT
在室温下，对晶闸管加上6V正向阳极电压时，使器件由断态 转的入门通极态电所压必称须为的门最极小触门发电极压电UG流T。称为门极触发电流IGT，相应 3.门极正向峰值电压UGM、门极正向峰值电流IGM和门极峰值功率 PGM 在晶闸管触发过程中，不致造成门极损坏的最大门极电压、
最门门极大极触门正发极向脉电峰冲流值不和电应最流超大IG过M瞬和以时门上功极数率峰值分值。别功称率为P门GM极。正使向用峰时值晶电闸压管U的GM、
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七、晶闸管对触发电路的要求
1.触发脉冲应具有足够的功率和一定的宽度； 2.触发脉冲与主电路电源电压必须同步； 3.触发脉冲的移相范围应满足变流装置提出的要求。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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第二节 晶闸管
一、晶闸管的结构 晶效闸电管路是如四图层1(P-3lN所lP示2N。2)三端(阳极A、阴极K、门极G)器件，其内部结构和等
a)
b)
图1-3 晶闸管的内部结构和等效电路
a) 内部结构 b)以互补三极管等效
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晶闸管的符号及外形
晶闸管的符号及外形如图1-4所示，
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第三节 晶闸管派生器件
一、双向晶闸管 1．双向晶闸管的结构与伏安特性曲线
a) b) c)
d)
图1-11 双向晶闸管
a) 双向晶闸管的结构 b) 等效电路 c)符号 d) 伏安特性曲线
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2．双向晶闸管的参数
双向晶闸管的主要参数中只有额定电流与普通晶闸管有所不同，其他参 数定义与普通晶闸管相似。由于双向晶闸管工作在交流电路中，正反向 电流都可以流过，所以它的额定电流不是用平均值，而是用有效值(方均 根值)来表示，定义为：在标准散热条件下，当器件的单向导通角大于 170°时，允许流过器件的最大交流正弦电流的有效值，用IT(RMS)表示。 双向晶闸管有效值电流与普通晶闸管平均值电流之间的换算关系式为
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2. 伏安特性
电力二极管的阳极和阴极间的电压UAK和流过管子的电流IA 之间的关系称为伏安特性，其伏安特性曲线如图1-2所示。
图1-2 电力二极管的伏安特性
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二、主要参数
1. 额定正向平均电流IF 在规定的环境温度为40℃和标准散热条件下，元件PN结温度稳定且不超过
解 选择晶闸管额定电压
UTn =(2～3) UTM = (2～3)×220V=622～933V 按晶闸管参数系列取800V，即8级。
选择晶闸管的额定电流
I T(AV)
= (1.5～2)IT /1.57= (1.5～2)
×100/1.57=95～127A
按晶闸管参数系列取 100A，所以选取晶闸管型号 KPl00-8E。
3.通态平均电压UT(AV) 当晶闸管中流过额定电流并达到稳定的额定结温时，阳极与阴极之间电压 降的平均值， 称为通态平均电压。
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选用晶闸管的原则
1.按工作电路中可能承受到的最大瞬时值电压UTM的2～3倍来选 择晶闸管的额定电压，即
UTn =(2～3) UTM
(1-3)
2.按电流有效值相等的原则进行换算，选择晶闸管的额定电流即
I T(AV) π2(1I-7T)(RMS) 0.45 I T(RMS)
以此推算，一个100A的双向晶闸管与两个45A的普通晶闸管反并联电流容 量相等。
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3．双向晶闸管的触发方式
双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加正负电压都能触发。主电压 与触发电压相互 配合，可以得到四种触发方式： (1) I+ 触发方式 主极T2为正，T1为负；门极电压G为正，T1为负。 (2) I_ 触发方式 主极T2为正，T1为负；门极电压G为负，T1为正。 (3) Ⅲ+触发方式 主极T2为负，T1为正；门极电压G为正，T1为负。 (4) Ⅲ—触发方式 主极T2为负，T1为正；门极电压G为负，T1为正。 四种触发方式中触发灵敏度不相同，I+ 触发方式灵敏度最高，Ⅲ+触发方 式灵敏度最低，使用时要尽量避开Ⅲ+，常采用的触发方式为I+ 和Ⅲ-。
第1章 电力二极管与晶闸管
学习目标
1.掌握电力二极管的结构、伏安特性、主要参数、测 试方法和选用方法。
2.了解晶闸管的结构、工作原理及伏安特性 3.掌握晶闸管的导通条件和关断条件。 4.熟练掌握晶闸管的主要参数、测试方法和选用方法。 5.掌握双向晶闸管的结构、主要参数及选用测试方法。
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2.快恢复二极管 恢复过程很短 (一般在5μs以内)的二极管被称为快恢复二极管。
可用于要求很小恢复时间的电路中。
3.肖特基二极管 肖特基二极管反向恢复时间很短(10～40ns)，正向恢复过程中
也不会有明显的电压过冲；在反向耐压较低的情况下其正向 压降也很小，明显低于快恢复二极管。多用于200V以下的低 压场合；肖特基二极管适用于较低输出电压和要求较低正向 管压降的换流器电路中。
晶闸管等效为两个互补连接的三极管工作分析
IG→IB2↑→IC2（IB1) ↑ →IB2↑ ↑＿＿＿＿＿＿＿＿↓
图1-6 晶闸管的工作原理示意图
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四、晶闸管的阳极伏安特性
晶安闸特管性的。阳其极伏与安阴特极性间曲的线电如压图ua1和-7所阳示极。电流ia之间的关系，称为阳极伏
图1-7 晶闸管的伏安特性曲线
IT =1.57 I T(AV)
I T(AV)= IT /1.57 由于晶闸管的过载能力差，一般在选用时取(1.5～2)的安全裕量，
即
I T(AV) = (1.5～2)IT /1.57
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例1-1 一晶闸管接在220V交流回路中，通过器件的电 流有效值为100A，问选择什么型号的晶闸管?
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二、快速晶闸管
快速晶闸管是专为快速应用而设计的晶闸管，国
产快速晶闸管为KK系列。常规的快速晶闸管工作在 400Hz以下，更高频的晶闸管可应用于10kHz以上的 斩波或逆变电路中。快速晶闸管的开关时间以及du ／dt和di／dt耐量都有了明显改善。从关断时间来
看，普通晶闸管一般为数百微秒，快速晶闸管为数 十微秒，而高频晶闸管则为10μs左右。与普通晶闸
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例1-2 现有晶闸管型号为KP50-7，用于某电路中时，流过的电流 波形如图1-9所示，
试求Im允许多大?
图1-9 流过晶闸管的电流波形
解 KP50-7晶闸管允许流过的电流有效值为
IT =1.57 I T(AV)=1.57×50A=78.5A
实际流过该管的电流有效值
I
1 2π
1
第一节 电力二极管
电力二极管是指可以承受高电压大电流 具有较大耗散功率的二极管，在电路中 常作为整流、续流、电压隔离、钳位或 保护元件。
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一、结构与伏安特性 1. 结构
a) b)
c)
d)
图1-1 电力二极管的结构、符号和外形
a)结构 b)符号 c) 螺旋式外形 d) 平板式外形
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四、光控晶闸管
光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信 号触发导通的晶闸管，其电气图形符号和伏安特性如图1-14 所示。小功率光控晶闸管只有阳极和阴极两个端子，大功率 光控晶闸管则还带有光缆，光缆上装有作为触发光源的发光 二极管或半导体激光器。
图1-14 光控晶闸管的电气符号和伏安特性
2 0
π
/
3
I
2 m
d
(t
)
Im 3
当考虑2倍的安全余量时，Im的允许值为
Im
3 78.5 A 68A 2
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4．晶闸管的其他参数
(1)维持电流IH 在室温和门极断开时，器件从较大的通态电流降 至维持通态所必需的 最小电流称为维持电流。它一般为几毫 安到几百毫安。
(2)擎住电流IL 晶闸管刚从断态转入通态就去掉触发信号，能使 器件保持导通所需要的最小阳极电流。
向平均电流时，元件阳极和阴极之间的电压的平均值，取规定系列组别 称为正向平均电压UF ，简称管压降，一般在0.45～1V范围内。
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三、电力二极管的选用
1.选择额定正向平均电流IF 的原则
IF
(1.5
~
2) I DM 1.57
（1-1）
选用时取相应标准系列值即可。
2.选择额定电压URRM 的原则