晶闸管的工作原理及特性
晶闸管的原理与应用pdf
晶闸管的原理与应用一、晶闸管的基本原理晶闸管是一种电子器件，具有可控硅的特点。
其基本原理如下：1.PN结–晶闸管由P型半导体、N型半导体和P型半导体三层特殊结构构成。
–P型半导体具有正电荷载流子，N型半导体具有负电荷载流子，形成PN结。
2.开关特性–当PN结两端没有电压时，晶闸管处于关断状态。
–当PN结两端有正向电压时，晶闸管依然处于关断状态。
–当PN结两端有反向电压时，当反向电压超过某一临界值时，晶闸管会被击穿，进入导通状态。
3.可控性–通过控制晶闸管的控制电极，可以改变晶闸管的导通时间和导通电流。
–当控制电极施加正脉冲信号时，晶闸管进入导通状态，电流流过。
–当控制电极施加负脉冲信号时，晶闸管恢复关断状态，电流停止流动。
二、晶闸管的应用晶闸管由于其独特的特性，在电力控制、电动机控制和功率供应等领域有着广泛的应用。
1.电力控制–晶闸管可以控制电流的大小和方向，广泛应用于电力变频调速系统中。
–通过调节晶闸管的导通时间和导通电流，可以实现对电力系统的精确控制。
2.电动机控制–晶闸管可以控制电动机的启动、停止和转速等参数。
–通过控制晶闸管的导通时间和导通电流，可以实现对电动机的精确控制。
3.功率供应–晶闸管具有高功率控制能力，适用于高功率负载。
–晶闸管广泛应用于电力系统的功率供应、工业控制和电压变换等领域。
4.电流调制–晶闸管可通过不同的控制方式，实现电流的调制。
–通过改变晶闸管的导通时间和导通电流，可以实现正弦波、脉冲及方波等各种电流波形的调制。
三、晶闸管的优势与发展晶闸管作为一种可控硅器件，具有以下优势：•高可靠性：晶闸管的寿命长，无机械动部件，可靠性高。
•调制能力强：晶闸管能够实现多种电流波形的调制。
•功率控制精度高：晶闸管能够实现对功率的精确控制。
•体积小：晶闸管体积小，便于集成和安装。
晶闸管在过去几十年里得到了快速发展，随着科技的进步，有望在以下领域实现更多突破：1.新能源–晶闸管在风能、太阳能等新能源的开发和利用中有着广阔的应用前景。
晶闸管的原理及应用
晶闸管的原理及应用1. 晶闸管的原理晶闸管是一种半导体器件，其工作原理基于PN结的导通与截止特性。
晶闸管由四层PNPN结构组成，其中的P1-N1和N2-P2结称为控制结，而P2-N2结称为工作结。
晶闸管的工作原理可以分为两个状态：触发和导通。
1.1 触发状态在触发状态下，当控制结接受到一个正向脉冲电压时，会导致控制结内的正电荷的积累，从而降低控制结内的屏蔽电压。
一旦屏蔽电压降低到一定程度，晶闸管会进入导通状态。
1.2 导通状态在导通状态下，晶闸管的P2-N2结中的准电子可以移动到N2区域，将晶闸管的内部转变为一个低阻抗通路。
此时，只要存在足够的电流注入，晶闸管就能保持导通状态。
2. 晶闸管的应用晶闸管作为一种重要的半导体器件，广泛应用于各种电子电路中。
以下是晶闸管应用的一些常见场景：•电能调节：晶闸管可用于控制大功率电流，实现电力传输的调节，例如在工厂中用于控制电机的启停和速度调节。
•直流电动机驱动：晶闸管可以作为直流电动机的电流控制装置，通过控制晶闸管的导通时间和关断时间，可以调节直流电动机的转速。
•交流电源控制：晶闸管可用于交流电源的控制，例如用于电子变压器的调节。
•逆变器：晶闸管逆变器是将直流电压转换为交流电压的关键组成部分，广泛应用于太阳能和风能发电等领域。
•发光器件驱动：晶闸管可以用于驱动各种发光器件，如LED等。
•温度控制：通过控制晶闸管的导通时间和关断时间，可以实现温度控制，例如烤箱和电熨斗等家电产品中的温度控制。
3. 总结晶闸管是一种重要的半导体器件，其工作原理基于PN结的导通与截止特性。
它在电力调节、直流电机驱动、交流电源控制、逆变器、发光器件驱动和温度控制等领域都有重要的应用。
通过掌握晶闸管的原理及应用，可以更好地理解和应用该器件，实现各种电子电路的设计与控制。
以上就是晶闸管的原理及应用的介绍。
希望对你有所帮助！。
5.2晶闸管工作原理及特性
(M
= 1)
正向偏置I-V特性讨论
5.5 晶闸管的擎住状态
IA
=
M (ICO + 2IG ) 1− M (1 + 2 )
ICO + 2IG = 0
IA = IC1 + IC2 － Ipn
5.6 反向阻断状态下的晶闸管
反向偏置击穿临界
IC = M IE + MICBO IR = MIR + MICO(J1)
晶闸管型号
双向晶闸管
双向晶闸管的触发方式
①UG＞UT2、UT1＞UT2。 导通方向：T1→T2
②UG＜UT1、UT2＜UT1。
导通方向：T1→T2
③UG＜UT2、UT1＜UT2
导通方向：T2→T1
④UG＞UT1、UT2＞UT1
导通方向：T2→T1
双向晶闸管与单向晶闸管相比较的主要区别是：
5.4 正向阻断模式和亚稳态区域
阳极电流方程式：
IA
=
M (ICO + 2IG ) 1− M (1 + 2 )
IA = IC1 + IC2
IC1 = Mα1 IA+ MICBO1 IC2 = Mα2 IK+ MICBO2
= Mα2 (IA+ IG)+MICBO2
IA
=
ICO + 2 IG 1− (1 + 2 )
普通晶闸管延迟时间为0.5~1.5s，上升时间为0.5~3s
➢影响开通过程的因素
✓ 强触发对ton的影响 ： 强触发会使延迟时间大 大缩短；
晶闸管开通特性
阳极电流、电压及温度对 ton的影响
IA增加，td基本不变， tr略有增加；
晶闸管工作原理
晶闸管工作原理晶闸管（Thyristor）是一种具有双向导通特性的电子器件，常用于电力控制和电能变换领域。
它由四层半导体材料构成，包括两个PN结，其中一个是P型材料，另一个是N型材料。
晶闸管的工作原理可以分为四个阶段：关断状态、触发状态、导通状态和关断状态。
1. 关断状态：当晶闸管未被触发时，处于关断状态。
在这种状态下，PN结两侧的电压达到了反向击穿电压，使晶闸管处于高阻态。
此时，惟独当外部触发信号到达时，晶闸管才会进入下一个阶段。
2. 触发状态：当外部触发信号到达时，晶闸管进入触发状态。
触发信号可以是电压脉冲、电流脉冲或者光信号等。
在触发状态下，晶闸管的PN结会发生正反馈，使得晶闸管内部的电流增加。
当电流增加到一定程度时，晶闸管会进入下一个阶段。
3. 导通状态：一旦晶闸管被触发，它就会进入导通状态。
在导通状态下，晶闸管的PN结两侧的电压降低到一个很低的值，使得晶闸管能够承受较大的电流。
晶闸管的导通状态会向来保持，直到电流下降到一个很低的水平或者外部的关断信号到达。
4. 关断状态：当电流下降到一个很低的水平或者外部的关断信号到达时，晶闸管会进入关断状态。
在关断状态下，晶闸管的PN结两侧的电压恢复到初始的高阻值，晶闸管再也不导通。
晶闸管的工作原理可以通过控制触发信号的时机和持续时间来实现电力控制和电能变换。
通过改变触发信号的时机，可以控制晶闸管的导通时间，从而改变电路中的电流波形。
通过改变触发信号的持续时间，可以控制晶闸管的平均电流值，从而实现对电路的功率控制。
总结：晶闸管的工作原理是基于PN结的正反馈效应，通过触发信号的控制来实现导通和关断。
它在电力控制和电能变换领域有着广泛的应用，如交流调压、交流机电控制、逆变器等。
了解晶闸管的工作原理对于理解电力电子设备的工作原理和应用具有重要意义。
晶闸管工作的原理及应用
晶闸管工作的原理及应用1. 晶闸管的基本原理晶闸管是一种半导体器件，通过控制晶闸管的阀值电压和触发电流，可以实现对电流的控制。
它具有双向导电性和开关特性，广泛应用于电力控制、调速、变频等领域。
1.1 结构晶闸管由四个半导体材料P-N-P-N组成，形成三个P-N结。
其中，P-N结1和P-N结3称为大型P-N结，P-N结2称为小型P-N结。
晶闸管的主要结构包括P 型层、N型层、门极、触发极和阳极。
1.2 工作原理晶闸管的工作原理可以概括为以下几个过程：1.断态：当晶闸管的阳极电压低于阀值电压时，晶闸管处于断态，没有电流通过。
此时，晶闸管相当于两个二极管反向串联。
2.导通态：当晶闸管的阳极电压高于阀值电压，并且在控制极上施加了足够的正向触发电流时，晶闸管会进入导通态。
此时，晶闸管相当于一个低阻抗导通通道，允许电流从阳极流向阴极。
3.关断态：当晶闸管进入导通态，在没有外部触发信号的情况下，晶闸管会一直保持导通。
要将晶闸管从导通态转变为断态，需要在控制极上施加一个负向脉冲，称为关断触发。
1.3 特性晶闸管具有以下特点：•双向导电性：晶闸管可以实现正向和反向的导通，电流可以在两个方向上流动。
•可控性：通过调整控制极上的触发电流和门极电压，可以实现对晶闸管的导通和关断进行精确控制。
•耐压能力：晶闸管可以承受较高电压，适用于高压、大功率的电力控制系统。
2. 晶闸管的应用领域晶闸管由于其独特的工作原理和特性，在许多领域具有广泛的应用。
2.1 电力控制晶闸管被广泛应用于电力传输和分配系统中。
通过控制晶闸管的导通和关断，可以实现对电力的调控和分配，提高电网的稳定性和效率。
在电力系统中，晶闸管常用于交流调光、电炉控制、电力变换和电压调节等方面。
2.2 调速和变频晶闸管可以用于电机的调速和变频控制。
通过控制晶闸管的导通时间和关断时间，可以实现对电机转速的调节。
这种调速方式简单可靠，可以满足不同负载下的转速要求。
2.3 电子制冷晶闸管在电子制冷领域也得到了广泛应用。
晶闸管的用途
晶闸管的用途1. 什么是晶闸管晶闸管（Thyristor）是一种具有控制特性的半导体器件，由四个层叠的PNPN结构组成。
它能够实现电流的整流、开关和控制，广泛应用于各种电力电子设备中。
2. 晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理基于PN结的导电特性和PNPN结的开关特性。
当正向电压施加在晶闸管的控制端（称为门极）时，PNPN结会导通，形成一个低电阻通路，电流可以通过。
当反向电压施加在门极时，PNPN结会截止，晶闸管处于高阻态。
3. 晶闸管的用途晶闸管由于其独特的控制特性，被广泛应用于各个领域，以下是晶闸管的几个主要用途：3.1 电力控制晶闸管可以实现电流的整流和控制，因此在电力系统中有着重要的应用。
它可以用于交流电源的整流，将交流电转换为直流电，以供各类电子设备使用。
此外，晶闸管还可以用于电力系统的调整和控制，例如用于电力调频、电力调压等。
3.2 电动机控制晶闸管可以用于电动机的启动、制动和调速控制。
通过控制晶闸管的导通和截止，可以实现对电动机的精确控制。
晶闸管的调速控制可以使电动机在不同的负载情况下稳定运行，并且具有较高的效率和精度。
3.3 光控制和光通信晶闸管具有较高的开关速度和可控性能，因此在光控制和光通信领域有着广泛的应用。
晶闸管可以用于光控开关、光调制器等光学设备中，实现对光信号的精确控制和调节。
3.4 高压直流输电晶闸管可以用于高压直流输电系统中。
高压直流输电系统能够实现远距离的电力传输，并且具有较低的能量损耗。
晶闸管作为高压直流输电系统的关键元件之一，可以实现对输电系统的稳定控制和调节。
3.5 频率变换器晶闸管可以用于频率变换器中，将电源的频率转换为需要的频率。
频率变换器广泛应用于电力系统、电机驱动和工业自动化等领域，实现对电力和设备的精确控制。
4. 晶闸管的优势和发展趋势晶闸管作为一种重要的电力电子器件，具有以下优势：•高可靠性：晶闸管具有较高的工作可靠性和长寿命，能够在恶劣的工作环境下稳定工作。
晶闸管的工作原理
晶闸管的工作原理
晶闸管是一种常用的半导体器件，使用PNPN结构构成。
它
具有开关特性，可以控制大电流和高电压的通断。
晶闸管的工作原理是利用 PN 结上的反向击穿产生的少数载流
子形成的电子区，来控制整个流程。
当晶闸管处于关断状态时，PNPN结的两个 PN 结都处于正向
偏置，因此整个晶闸管的导通被堵塞，基本上没有电流通过。
当向门极施加足够的电压，使门极和阴极之间形成一个较大的正压，晶闸管处于触发状态。
此时，一个非常微小但足够的电流流过 PNPN 结，形成少数载流子电子区。
这些电子区的边
界逐渐扩展，最终覆盖整个PNPN 结，并导致整个结的导通。
在导通过程中，当阳极上的电压 Vak 大于零时，晶闸管开始
导通，电流可以流过晶闸管。
此时，晶闸管呈现出低电压降和高电流的特点。
当晶闸管导通时，即使去掉了门极电压，它仍然保持导通状态，直到电流降至零。
要恢复晶闸管到关断状态，需要将其阳极到阴极间的电压 Vak 降至零，或采取其他特殊方法。
总结起来，晶闸管的工作原理是通过控制 PNPN 结的导通来
控制整个器件的开关状态。
当施加足够的正压到门极时，形成少数载流子电子区，使晶闸管处于导通状态；当电流降至零或
施加逆压时，晶闸管恢复到关断状态。
这种特性使晶闸管在电力控制和交流电路中有着广泛的应用。
晶闸管工作原理
晶闸管工作原理引言概述：晶闸管是一种重要的电子器件，广泛应用于电力控制和电子调节领域。
了解晶闸管的工作原理对于理解其应用和故障排除至关重要。
本文将详细介绍晶闸管的工作原理，包括晶闸管的结构、特性和工作方式。
一、晶闸管的结构1.1 硅基材料：晶闸管的主要材料是硅，因其具有较好的电特性和热特性而被广泛应用。
1.2 PN结：晶闸管由两个PN结组成，其中一个PN结被称为控制结，另一个PN结被称为终端结。
1.3 门极结：晶闸管的控制结上有一个附加的门极结，通过控制门极上的电压来控制晶闸管的导通和截止。
二、晶闸管的特性2.1 可控性：晶闸管的导通和截止状态可以通过控制门极上的电压来实现，具有可控性。
2.2 双向导通性：晶闸管可以在正向和反向电压下导通，具有双向导通性。
2.3 高电压和高电流承受能力：晶闸管能够承受较高的电压和电流，适用于高功率电子设备的控制。
三、晶闸管的工作方式3.1 导通状态：当门极结施加正向电压时，晶闸管处于导通状态，电流可以从终端结流过。
3.2 截止状态：当门极结施加反向电压时，晶闸管处于截止状态，电流无法通过终端结。
3.3 触发方式：晶闸管可以通过正向或负向的脉冲电压来触发，使其从截止状态转变为导通状态。
四、晶闸管的应用4.1 电力控制：晶闸管可以用于电力调节、电压变换和电流控制等领域，实现对电力的精确控制。
4.2 电子调节：晶闸管可以用于调节电子设备的亮度、速度和功率等，提高设备的性能和效率。
4.3 高频电子设备：晶闸管具有快速开关速度和较低的开关损耗，适用于高频电子设备的控制和调节。
五、晶闸管的故障排除5.1 过电流保护：晶闸管在工作过程中可能会受到过电流的影响，需要采取相应的保护措施。
5.2 过电压保护：晶闸管在工作过程中可能会受到过电压的影响，需要采取相应的保护措施。
5.3 温度控制：晶闸管在工作时会产生较高的温度，需要采取散热措施来控制温度，以避免故障发生。
结论：晶闸管作为一种重要的电子器件，具有可控性、双向导通性和高电压、高电流承受能力等特点。
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。
晶闸管工作原理
晶闸管工作原理晶闸管（Thyristor）是一种半导体器件，具有双向导通的特性，可以将电流控制在一个方向上。
它是由四个层的PNPN结构组成，其中两个PN结构被称为控制极（Gate）和主极（Anode），另外两个PN结构则被称为绝缘极（Cathode）和主极。
晶闸管的工作原理如下：1. 关断状态：当晶闸管的控制极与主极之间的电压小于其阈值电压时，晶闸管处于关断状态。
此时，晶闸管的控制极和主极之间的电阻非常高，几乎不导电。
2. 触发状态：当控制极与主极之间的电压超过晶闸管的阈值电压时，晶闸管将进入触发状态。
在触发状态下，晶闸管的控制极和主极之间的电阻会急剧下降，从而导致电流开始流动。
3. 导通状态：一旦晶闸管进入触发状态，只要主极电流超过晶闸管的保持电流（Holding Current），晶闸管将保持导通状态。
在导通状态下，晶闸管的控制极和主极之间的电阻非常低，几乎可以看作是导线。
4. 关断状态恢复：当主极电流降低到零或低于晶闸管的保持电流时，晶闸管将自动恢复到关断状态。
此时，控制极和主极之间的电阻再次变得非常高，不再导电。
晶闸管的工作原理可以通过一个简单的电路来说明。
假设有一个直流电源、一个负载和一个晶闸管。
当晶闸管的控制极与主极之间的电压超过阈值电压时，晶闸管进入触发状态，电流开始流动。
流过负载的电流可以通过控制极与主极之间的电压来控制。
晶闸管在实际应用中具有许多优点。
首先，它具有较高的开关速度和较低的开关损耗，可以实现高效率的能量转换。
其次，晶闸管具有较高的电压和电流承受能力，可以应对大功率电路的需求。
此外，晶闸管还具有稳定性好、寿命长等优点。
晶闸管广泛应用于电力电子领域，如交流电调速系统、电力变换器、电力控制等。
它在电力系统中起到了重要的作用，提高了电能的利用效率和控制精度。
总结起来，晶闸管是一种具有双向导通特性的半导体器件，通过控制极和主极之间的电压来控制电流的流动。
它具有开关速度快、损耗低、承受能力强等优点，在电力电子领域有着广泛的应用。
晶闸管的结构与工作原理
晶闸管的结构与工作原理晶闸管（Thyristor），又称为双极型晶体管，是一种半导体器件，具有可控的开关特性。
它广泛应用于电力电子设备、变流器、电机驱动器等领域。
本文将详细介绍晶闸管的结构和工作原理。
一、晶闸管的结构晶闸管由四个半导体层组成，分别是P型半导体（阳极）、N型半导体、P型半导体（门极）和N型半导体。
整个结构组成了一个PNPN的结构，类似于一个双极型晶体管，但晶闸管比双极型晶体管多了一个所有电流都能通过的门极。
在晶闸管结构中，阳极和门极是两个主要的电极。
阳极承受电流，而门极用于控制晶闸管的导通和关断。
在正常工作状态下，阳极上的电压高于门极，晶闸管处于关断状态。
只有当门极施加一个合适的触发脉冲时，晶闸管才能实现导通，形成通路，电流开始流动。
晶闸管还具有反并联二极管，它被连接在晶闸管的两个半导体层之间。
它的作用是提供反向偏置，以避免晶闸管在关断状态下被击穿。
同时，反并联二极管还能够保护晶闸管免受反向电压的损害。
二、晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理可以分为三个阶段：关断状态、触发状态和导通状态。
1. 关断状态：在关断状态时，门极的控制电压低于晶闸管的临界触发电压。
此时，PNPN结构的两个PN结正向偏置，形成一个高反向电压，导致整个结构处于关断状态。
晶闸管的主要特点是具有很高的绝缘能力，能够承受很高的反向电压。
2. 触发状态：当门极施加一个合适的触发脉冲时，晶闸管就会从关断状态切换到触发状态。
触发脉冲使得PN结发生反向电流扩散，导致PN结正向偏置被打破。
一旦PN结正向偏置被打破，PNPN结构中的第一个PN结就会形成一个电流驱动器，使得整个结构逐渐变得导电。
3. 导通状态：在晶闸管进入导通状态后，发生一种被称为“自持现象”的反馈作用。
即使移除控制电压，晶闸管也会保持导通状态，直到通过它的电流下降到一个非常低的水平。
此时，晶闸管具有很低的压降和很高的电流承受能力，使其能够在高功率电子设备中广泛应用。
一文读懂晶闸管的原理及工作特性
一文读懂晶闸管的原理及工作特性晶闸管（Thyristor）是开发最早的电力电子器件。
晶闸管全称为晶体闸流管，是半控型电力电子器件，晶闸管可以被控制导通而不能用门极控制关断，具有耐高压、电流大、抗冲击能力强等特点。
晶闸管相当于一个可以被控制接通的导电开关，由PNPN四层半导体结构组成，它有三个极：阳极、阴极、控制极。
一、晶闸管的伏安特性晶闸管是由PNPN四层单导体组成，有三个PN结。
晶闸管有三个引线端子：阳极A、阴极K、和门极G。
晶闸管阳极与阴极间电压和它的阳极电流之间的关系，称为晶闸管的伏安特性。
当IG=0时，如果在晶闸管两端施加正向电压，则J2结处于反偏，晶闸管处于正向阻断状态，只流过很小的漏电流，如果正向电压超过临界极限值（正向转折电压Ub0）时，则漏电流急剧增大，正向转折电压降低。
导通后晶闸管的特性跟二极管的正向特性相似，即使通过很大的阳极电流，晶闸管本身的压降确很小。
导通时如果门极电流为零，并且阳极电流降到维持电流IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。
当在晶闸管上施加反向电压时，晶闸管的J1、J3结处于反偏状态，这时伏安特性类似二极管的反向特性。
晶闸管处于反向阻断状态，只有很小的漏电流流过，当反向电压超过反向击穿电压后，反向漏电流急剧增大，晶闸管反向击穿。
二、晶闸管的门极伏安特性在给晶闸管施加正向阳极电压的情况下，若再给门极加入适当的控制信号，可使晶闸管由阻断变为导通。
晶闸管的门极和阴极之间是一个PN结J3，它的伏安特性称为门极伏安特性。
当给门极施加一定电压后门极附近会发热，当电压过大时，会使晶闸管整个结温度上升，直接影响晶闸管的正常工作，甚至使门极烧坏。
所以门极上施加的电压、电流、功率是有一定限制的。
三、晶闸管的动态特性晶闸管在电路中起开关作用。
由于器件的开通和关断时间很短，当开关频率较低时，可以假定晶闸管是瞬时开通和关断的，可以忽略其动态特性和损耗。
当工作频率较高时，因工作周期缩短，晶闸管的开通和关断时间就不能忽略，动态损耗占比相对增大，成为引起晶闸管发热的主要原因。
晶 闸 管
课堂思考
额定电流选择
对于特定电流波形，其有效值和平均值的比值成为波形 系数Kf=Irms/IAV，按有效值相等原则选择晶闸管额定电流
对于一只额定电流IT(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有 效值应该为157A（考虑正弦半波波形系数）。
14
课堂思考
例：电流波形不同，而电流平均值均为IAV= 100A 时，晶闸管额定电流选择是否相同。
4
晶闸管
晶闸管的静态特性
➢ 晶闸管的关断
IAK<IH（维持电流），内部正反馈不能维持而关断 方法：①增大负载阻抗、②切断电流、③UAK < 0
➢ 门极伏安特性
G、K之间是PN结，特性类似二极管特性，但反 向电流较大
可靠触发的保证：IGK足够大（足够的UGK)、但不 超过极限功率
5
晶闸管
9
晶闸管
晶闸管主要参数
➢ 额定电流
擎住电流 IL
晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需 的最小电流
对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的2~4倍
浪涌电流ITSM
指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性 最大正向过载电流
10
晶闸管
晶闸管主要参数
➢动态参数
晶闸管的开通时间tgt与关断时间 tq：含义如前所述 断态电压临界上升率du/dt
Kf
Irms I AV
1.11
100A的电流平均值对应的有效值: Irms 100 1.11 111A
额定电流选择：
IT(AV)
ksai
111 1.57
2
70.7A
(ksai 2)
18
课堂思考
（3）方波半波整流电流波形状态，阴影部分波形
晶闸管工作原理
晶闸管工作原理晶闸管（Thyristor）是一种半导体器件，具有单向导通特性，可以控制高电压和高电流。
它是由四个半导体材料层交替堆叠而成的结构。
晶闸管的工作原理是基于PN结的导通和截止特性。
晶闸管的结构由三个PN结组成，分别是控制极（G）和两个主极（A和K）。
其中，控制极连接到PN结的中间，主极A连接到PN结的正极，主极K连接到PN结的负极。
当没有外部控制信号时，晶闸管处于关断状态。
晶闸管的工作分为四个阶段：关断状态、触发状态、导通状态和关断状态。
1. 关断状态：当没有外部控制信号时，晶闸管处于关断状态。
此时，晶闸管的控制极与主极之间的PN结处于反向偏置状态，无法导通电流。
2. 触发状态：当给控制极施加一个正向的触发脉冲信号时，PN结的反向偏置被破坏，形成一个导通通道。
这个过程称为触发，触发信号可以来自于外部电路或者其他晶闸管。
3. 导通状态：一旦晶闸管被触发，导通通道会形成，并且晶闸管开始导通电流。
此时，晶闸管的控制极与主极之间的PN结处于正向偏置状态，导通通道的电阻非常低，几乎可以忽稍不计。
4. 关断状态：当晶闸管导通电流后，惟独当电流降至零或者外部控制信号消失时，晶闸管才会自动关断。
此时，晶闸管的控制极与主极之间的PN结恢复到反向偏置状态，导通通道关闭，电流无法通过。
晶闸管的工作原理可以通过控制信号来实现对电路的开关控制。
通过控制信号的不同，可以实现不同的电路应用，如交流电的调节、电流的保护等。
需要注意的是，晶闸管在导通状态下会有一定的压降，因此在实际应用中需要考虑电压和电流的额定值，以确保晶闸管能够正常工作并不受损坏。
总结：晶闸管是一种半导体器件，具有单向导通特性。
它的工作原理基于PN 结的导通和截止特性。
晶闸管可以通过控制信号实现对电路的开关控制，广泛应用于交流电调节、电流保护等领域。
在实际应用中，需要注意晶闸管的额定值，以确保其正常工作。
晶闸管及其工作原理
晶闸管及其工作原理晶闸管（Thyristor），又称为大功率半导体开关，是一种可以控制电流的半导体器件。
它具有单向导电性和可控性的特点，被广泛应用于各种电力电子设备中。
它的工作原理基于PN结和二极管的导通和截止特性。
晶闸管由四层PNPN结构构成，具有一个控制电极（G）和两个主电极（A和K），其中A为阳型主电极，K为阴型主电极。
晶闸管的工作原理主要包括初始化、触发和保持三个过程。
首先，晶闸管进行初始化。
当无控制信号作用在控制电极上时，晶闸管处于截止状态，即无法导电。
此时整个晶闸管的结的退火和电场分布是非均匀的。
然后，进行触发过程。
当控制电极加上一个足够的正脉冲电压时，电压将穿透绝缘氧化膜（SiO2）并通过PNP结，这将使得PNP结逆偏，从而导致PNP结发生击穿。
当前作用的触发电流会加热PNP结，并形成大量的少数载流子，此时电压会下降到击穿电压以下，而且正在形成的NPN区域由于二极管效应会传导从而支持自身。
最后，进行保持过程。
当触发电流通过PNP结时，将会形成一个NPN区域，此时PNP和NPN是串联的。
在触发电流消失的时候，由于NPN的存在，整个电流依然能继续流动，这种状态被称为保持态，晶闸管被触发并继续导通。
总结来说，晶闸管的工作原理是通过控制电极的信号来触发晶闸管的导通，当晶闸管被触发后可以持续导通，直到电流被切断或者控制信号消失。
晶闸管的应用非常广泛。
在交流电控制中，晶闸管可以用来实现调光、变频、逆变等功能。
它适用于高电压、大电流、双向导通等需求场合。
此外，晶闸管还常用于电力系统中的保护和控制设备，如电动机控制、电力输电线路的变电站、电力电容消耗器等。
总之，晶闸管作为一种具有单向导电性和可控性的半导体器件，通过控制电极的信号来控制电流的导通。
它的工作原理基于PN结和二极管的导通和截止特性。
由于其可靠性高、性能稳定等优点，晶闸管在电力电子领域有着广泛的应用。
晶闸管工作原理
晶闸管工作原理晶闸管是一种常见的电子器件，广泛应用于电力控制和电子调节等领域。
了解晶闸管的工作原理对于理解其应用和性能具有重要意义。
本文将通过引言概述、正文内容和总结三个部分，详细阐述晶闸管的工作原理。
引言概述：晶闸管是一种半导体器件，具有可控的导电特性。
它由四层PNPN结构组成，具有三个电极：阳极（A）、阴极（K）和控制极（G）。
晶闸管的主要特点是具有双向导电性和可控性。
在正向电压下，晶闸管处于导通状态；而在反向电压下，晶闸管处于阻断状态。
通过控制极的电压信号，可以实现对晶闸管导通和阻断的控制。
正文内容：1. 工作原理概述1.1 半导体结构：晶闸管由四个半导体层组成，分别是P型、N型、N型和P 型，形成PNPN结构。
这种结构使得晶闸管具有双向导电性。
1.2 控制极作用：控制极是晶闸管的关键部分，通过控制极的电压信号，可以控制晶闸管的导通和阻断状态。
2. 导通状态2.1 正向电压：当晶闸管的控制极施加正向电压时，控制极与阳极之间的PN结会逆偏，形成漏电流。
当漏电流达到一定阈值时，晶闸管会进入导通状态。
2.2 正向电流：一旦晶闸管进入导通状态，正向电流会从阳极流向阴极，晶闸管的导通状态将一直保持，直到正向电流降低到一定程度。
3. 阻断状态3.1 反向电压：当晶闸管的控制极施加反向电压时，控制极与阳极之间的PN结会正向偏，形成正向电流。
这会使PNPN结处于正向偏置状态，晶闸管将会阻断。
3.2 阻断能力：晶闸管的阻断能力取决于其结构和材料的特性，通常通过选择适当的晶闸管型号和参数来满足应用需求。
4. 触发控制4.1 触发电压：为了控制晶闸管的导通，需要施加一个触发电压到控制极。
触发电压可以是脉冲信号或连续信号，其电压值和波形需要满足晶闸管的触发条件。
4.2 触发方式：晶闸管的触发方式包括正向触发和负向触发。
正向触发是通过施加正向电压到控制极，负向触发是通过施加负向电压到控制极。
5. 应用领域5.1 电力控制：晶闸管广泛应用于电力控制领域，如交流电调节、电机控制和照明调光等。
晶闸管的作用、结构及特点工作原理详解
晶闸管的作用、结构及特点工作原理详解晶闸管的作用：晶闸管是一种重要的电力控制器件，晶闸管在电子和电力领域中发挥着关键的作用。
晶闸管主要功能是控制电流流动，实现电力的开关和调节。
以下是晶闸管的主要作用：电力开关控制：晶闸管可以作为电力开关，控制电路的通断。
当晶闸管的控制电压达到一定水平时，晶闸管会从关断状态切换到导通状态，允许电流通过。
这种开关特性使得晶闸管在电力系统的分配和控制中得到广泛应用，如控制电机、电炉、电灯等。
电流调节和变流：通过控制晶闸管的触发角，可以调整电路中的电流大小，实现电流的精确调节。
这在需要精确控制电流的应用中非常有用，如电阻加热、交流电动机调速等。
交流-直流转换：晶闸管可以将交流电转换为直流电，这在一些特定的应用中很有用，如直流电动机的驱动、直流电源的获取等。
电压控制：晶闸管还可以用来控制电路的电压，通过控制晶闸管的触发角来调整电压波形，实现对电路的电压进行调节。
电力因数校正：晶闸管可以用来改善电力系统的功率因数。
通过控制晶闸管的导通角，可以在电路中产生一定的谐波电流，从而改善系统的功率因数。
电力稳定性提升：在电力系统中，晶闸管可以用于调整电压和电流，从而提高电力系统的稳定性，降低电力系统中的电压波动和电流浪涌。
晶闸管的结构：晶闸管是一种四层半导体器件，其结构由多个半导体材料层交替排列而成。
晶闸管的核心结构是PNPN四层结构，由两个P型半导体层和两个N型半导体层组成。
以下是晶闸管的结构分解：N型区域（N-region）：晶闸管的外层是两个N型半导体区域，通常被称为N1和N2。
这两个区域在晶闸管的工作中起到了电流的传导作用。
P型区域（P-region）：在N型区域之间有两个P型半导体区域，通常称为P1和P2。
P 型区域在晶闸管的工作中起到了电流控制的作用。
控制电极（Gate）：在P型区域的一端，有一个控制电极，通常称为栅极（Gate）。
栅极用来控制晶闸管的工作状态，即控制它从关断状态切换到导通状态。
晶闸管的基本原理
晶闸管的基本原理晶闸管（Thyristor）是一种电子元件，也被称为双向可控硅。
其基本原理是使用PN结的独特性质控制电流的流动。
晶闸管在电力系统中广泛使用，特别是在电子调节器、电动机等设备中。
下面，我们将介绍晶闸管的基本原理：1. PN结PN结是晶闸管核心部件之一。
它由N型半导体和P型半导体组成。
当N型半导体与P型半导体连接在一起时，它们之间会形成一个P-N结，这种结构对来自两个半导体的电子有不同的影响。
2. PN结的工作原理当PN结处于反向偏置时，少数载流子（电子或空穴）被迫从N端或P 端移动到两个区域中的对应绝缘层区。
这样，电源电压和导电能力之间形成了一种阻抗。
当PN结处于正向偏置时，电子和空穴越来越多，流经整个结并继续向前传输。
3. 晶闸管的结构晶闸管由四个层组成，与两个PN结相邻的两个P型半导体层之间设置一个N型半导体层。
这样的结构生成了三个 pn 结。
中间的 pn 结被称为控制结，其余两个 pn 结被称为正(Anode, A)和负(Cathode, K)极。
N型半导体区域只需要极微小的电流即可控制A极和K极之间的电流。
晶闸管它是双向可控的，即它可以在正向偏置和反向偏置下控制电流的方向。
4. 晶闸管的工作原理晶闸管最简单的工作原理是从控制端释放一个短脉冲，使晶闸管进入导通状态。
一旦进入此状态，晶闸管就会继续导电，即使断开控制电压，也不会改变导电状态，直到电流降至零。
只有下一个负半波（一个放电周期）到来时，晶闸管才会被回路电阻断开。
这个过程称为拦截。
由于晶闸管的特性，当它进入导通状态时，仅需要非常少的控制能量即可启动。
综上所述，晶闸管是一种基于PN结的双向可控硅，广泛应用于电子调节器和电动机等设备中。
其基本原理是使用PN结的特性控制电流的流动。
晶闸管的结构和工作原理比较专业和繁琐，需要深入学习和了解。
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晶闸管
晶闸管又称为晶体闸流管，可控硅整流（Silicon Controlled Rectifier-- SCR ），开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代; 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代。
能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，以被广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等领域，成为功率低频（200Hz 以下）装置中的主要器件。
晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型--普通晶闸管。
广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件。
一、晶闸管的基本结构
晶闸管是一种四层结构（PNPN ）的大功率半导体器件,它同时又被称作可控整流器或可控硅元件。
它有三个引出电极，即阳极（A ）、阴极（K ）和门极（G ）。
其符号表示法和器件剖面图如图1所示。
图1 符号表示法和器件剖面图 普通晶闸管是在N 型硅片中双向扩散P 型杂质（铝或硼），形成211P N P 结构，然后在2P 的大部分区域扩散N 型杂质（磷或锑）形成阴极，同时在2P 上引出门极，在1P 区域形成欧姆接触作为阳极。
二、晶闸管的工作原理
将内部是四层PNPN结构的晶闸管看成是由一个PNP型和一个NPN型晶体管连接而成的等效电路，连接形式如图2所示。
图2 晶闸管的内部结构和工作原理的等效电路
晶闸管的阳极A相当于PNP型晶体管V1的发射极、阴极K相当于NPN型晶体管V2的发射极。
当晶闸管阳极承受正向电压，控制极也加正向电压时，晶体管V2处于正向偏置，E G产生的控制极电流I G就是V2的基极电流I B2，V2的集电极电流
I C2=β
2*I G。
而I C2又是晶体管V1的基极电流I B1，V1的集电极电流I C1=β
1
*I c2=β
1
∗
β
2*I G（β
1
和β
2
分别是V1和V2的电流放大系数）。
电流I C1又流入V2的基极，再
一次被放大。
这样循环下去，形成了强烈的正反馈，使两个晶体管很快达到饱和导通，这就是晶闸管的导通过程。
导通后，晶闸管上的压降很小，电源电压几乎全部加在负载上，晶闸管中流过的电流即负载电流。
正反馈过程如下：
I G↑→I B2↑→I C2(I B1)↑→I C1↑→I B2↑
在晶闸管导通之后，它的导通状态完全依靠管子本身的正反馈作用来维持，此时I B2=I C1+I G，而I C1》I G，即使控制极电流消失I G=0，I B2仍足够大，晶闸管仍将处于导通状态。
因此，控制极的作用仅是触发晶闸管使其导通，导通之后，控制极就失去了控制作用。
要想关断晶闸管，最根本的方法就是必须将阳极电流减小到使之不能维持正反馈的程度，也就是将晶闸管的阳极电流减小到小于维持电流。
可采用的办法有：将阳极电源断开；改变晶闸管的阳极电压方向，即在阳极和阴极捡加反向电压。
晶闸管的工作特点就是：晶闸管电路由两部分组成，一是阳一阴极电路，二是门
—阴极控制电路；阳—阴极之间具有可控的单向导电特性；门极仅起触发导通作用，不能控制关断；晶闸管的导通与关断两个状态相当于开关的作用，这样的开关又称为无触点开关。
晶闸管的基本特性
晶闸管的伏安特性
晶闸管的伏安特性是指晶闸管阳、阴极间电压U A和阳极电流I A之间的关系特性，如图3所示。
图3晶闸管的伏安特性曲线
图中各物理量的含义如下：
U DRM、U RRM——正、反向断态重复峰值电压；U DSM、U RSM——正、反向断态不重复峰值电压；U BO——正向转折电压；U RO——反向击穿电压。
晶闸管的伏安特性包括正向特性和反向特性两部分。
⑴正向特性。
晶闸管的正向特性又有阻断状态和导通状态之分。
在门极电流I gl=0情况下，逐渐增大晶闸管的正向阳极电压，这时晶闸管处于断态，只有很小的正向漏电流；
随着正向阳极电压的增加，当达到正向转折电压U BO时，漏电流突然剧增，特性从正向阻断状态变为正向导通状态。
导通状态时的晶闸管状态和二极管的正向特性相似，即流过较大的阳极电流，而晶闸管本身的压降很小。
正常工作时，不允许把正向阳极电压加到转折值U BO，而是从门极输入触发电流I g，使晶闸管导通。
门极电流愈大阳极电压转折点愈低。
晶闸管正向导通后，要使晶闸管恢复阻断，只有逐步减少阳极电流。
当I A小到等于维持电流I H时，晶闸管由导通变为阻断。
维持电流I H是维持晶闸管导通所需的最小电流。
⑵反向特性
晶闸管的反向特性是指晶闸管的反向阳极电压与阳极漏电流的伏安特性。
晶闸管的反向特性与一般二极管的反向特性相似。
当晶闸管承受反向阳极电压时，晶闸管总是处于阻断状态。
当反向电压增加到一定数值时，反向漏电流增加较快。
再继续增大反向阳极电压，会导致晶闸管反向击穿，造成晶闸管的损坏。
2晶闸管的开关特性
晶闸管的开关特性曲线如图4所示。
晶闸管的开通不是瞬间完成的，开通时阳极与阴极两端的电压有一个下降过程，而阳极电流的上升也需要有一个过程，这个过程可分为三段。
第一段延迟时间t d，对应阳极电流上升到10%I A所需时间，此时J2结仍为反偏，晶闸管的电流不大。
第二段为上升时间t r，对应着阳极电流由10%I A上升到90%I A所需时间，这时靠近门极的局部区域已经导通，相应的J2结已由反偏转为正偏，电流迅速增加。
通常定义器件的开通时间t on为延迟时间t d 与上升时间t r之和，即
t on=t d+t r
晶闸管的关断过程也如图4所示。
电源电压反向后，从正向电流降为零起到能重新施加正向电压为止的时间定义为器件的关断时间t off。
通常定义器件的关断时间t off等于反向阻断恢复时间t rr与正向阻断恢复时间t gr之和，即
t off=t rr+t gr
图4 晶闸管的开关特性曲线
晶闸管基本参数
1、额定电压U Tn
通常取U DRM和U RRM中较小的，再取靠近标准的电压等级作为晶闸管型的额定
电压。
在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。
晶闸管的额定电压 {}RRM DRM Tn U U U ,m in =
U Tn =（2～3）U TM
U TM ：工作电路中加在管子上的最大瞬时电压
2、额定电流I T(AV)
I T(AV) 又称为额定通态平均电流。
其定义是在室温40°和规定的冷却条件下，
元件在电阻性负载流过正弦半波、导通角不小于170°的电路中，结温不超过额定结温时，所允许的最大通态平均电流值。
将此电流按晶闸管标准电流取相近的电流等级即为晶闸管的额定电流。
I Tn ：额定电流有效值，根据管子的I T(AV) 换算出，
I T(AV) 、I TM I Tn 三者之间的关系：
TM Tn I t d t I 5.02Im/)()sin (Im 2/102===⎰π
ωωπ (3-2-1) TM AV T I t td I 318.0Im/)(sin Im 2/10)(===⎰πωωππ
(3-2-2) 3、 维持电流I H
维持电流是指晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安。
维持电流与结温有关，结温越高，维持电流越小，晶闸管越难关断。
4、 掣住电流I L
晶闸管刚从阻断状态转变为导通状态并撤除门极触发信号，此时要维持元件 导通所需的最小阳极电流称为掣住电流。
一般掣住电流比维持电流大（2～4）倍。
5、通态平均管压降 U T(AV) 。
指在规定的工作温度条件下，使晶闸管导通的正
弦波半个周期内阳极与阴极电压的平均值，一般在0.4～1.2V 。
6、门极触发电流I g 。
在常温下，阳极电压为6V 时，使晶闸管能完全导通所用
的门极电流，一般为毫安级。
7、 断态电压临界上升率du/dt 。
在额定结温和门极开路的情况下，不会导致 晶闸管从断态到通态转换的最大正向电压上升率。
一般为每微秒几十伏。
8、 通态电流临界上升率di/dt 。
在规定条件下，晶闸管能承受的最大通态电 流上升率。
若晶闸管导通时电流上升太快，则会在晶闸管刚开通时，有很大的电流集中在门极附近的小区域内，从而造成局部过热而损坏晶闸管。