2.1.2晶闸管 教师习题20190306

教师习题20190306

一、填空题

1、晶闸管（Thyristor）：又称晶体闸流管，可控硅整流器（SCR），1956年美国贝尔实验室（Bell Lab）发明了晶闸管，1957年美国通用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品，1958年商业化，开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代，晶闸管20世纪80年代以来，开始被性能更好的（全控型）全控型器件取代。

2、能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位

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（如：双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等）3、晶闸管的结构外形有（螺栓型）和（平板型）两种封装，引出阳极A、阴极K 和门极（控制端）G三个联接端，对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便，平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。

二、简答题

1、为什么说SCR是一种电流控制型的电力电子器件：晶闸管基本工作特性归纳：承受反向电压时(U

<0)，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；

AK

>0，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(即U

AK >0才能开通)；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；要使晶闸管关断，只I

GK

能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值(维持电流)以下。从这个角度可以看出，SCR是一种电流控制型的电力电子器件

三、名词解释：晶闸管开通过程

1、延迟时间t

：门极电流阶跃时刻开始到阳极电流上升到稳态值的10%的时间

d

2、上升时间t r ：阳极电流从10%上升到稳态值的90%所需的时间

3、开通时间t gt ：以上两者之和， t gt =t d + t r 普通晶闸管延迟时间为0.5~1.5μs ，上

升时间为0.5~3μs

关断过程

4、反向阻断恢复时间t rr ：正向电流降为零到反向恢复电流衰减至近于零的时间

5、正向阻断恢复时间t gr ：晶闸管要恢复其对正向电压的阻断能力还需要一段时

间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

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

6、关断时间t q ：t rr 与t gr 之和，即 t q =t rr +t gr

普通晶闸管的关断时间约几百微秒，这是设计反向电压设计时间的依据

四、看图分析

（一）、看教材图2--3分析

1、当SCR 的阳极和阴极电压

， 时，无论门极G 是否有电流， SCR 始终处于关断状态； 当 时，只要门极没有电流 ，SCR 仍然处于关断状态； 说明SCR 没有门极电流触发时，具有正向阻断能力；当满足

，条件时可以导通。

2、 SCR 一旦导通，此时去掉E G （即再令

），白炽灯仍保持点亮，说明SCR 仍保持导通状态。导通后SCR 的管压降为1V 左右，主电路中的电流I A 由白炽灯内阻、R W 和E A 的大小决定。

3、 在I A 逐渐降低（通过调整R W ）至某一个小数值时，刚刚能够维持SCR 导

通；此时如果继续降低I A ，则SCR 会关断，该小电流称为SCR 的维持电流。

4、晶闸管承受反向电压时(UAK <0)，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(即UAK >0， IGK >0才能开通)；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；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(维持电流)以下 ，从这个角度可以看出，SCR 是一种电流控制型的电力电子器件。

5、晶闸管的工作机理，在分析SCR 的工作原理时，常将其等效为两个晶体管V1和V2串级而成。其工作过程如下：

UGK>0 → 产生IG → V2通→产生IC2 → V1通→ IC1↗ → IC2 ↗ → 出现强烈的正反馈，G 极失去控制作用，V1和V2完全饱和，SCR 饱和导通。晶闸管导通后，即使去掉门极电流，仍能维持导通。

（二）、看教材图2-4分析

晶闸管的工作机理在分析SCR 的工作原理时，常将其等效为两个晶体管V1和

V2串级而成。其工作过程如下：

U GK >0 → 产生I G → V 2通→产生I C2 → V1通→ I C1↗ → I C2 ↗ → 出现强

烈的正反馈，G 极失去控制作用，V 1和V 2完全饱和，SCR 饱和导通。

晶闸管导通后，即使去掉门极电流，仍能维持导通。

（三）、看教材图2-5分析

晶闸管的静态伏安特性

第I 象限的是正向特性

有阻断状态和导通状态之分。在正向阻断状态时，晶闸管的伏安特性是一组随门极电流的增加而不同的曲线簇。

当I G 足够大时，晶闸管的正向转折电压很小，可以看成与一般二极管一样

第III 象限的是反向特性

晶闸管的反向特性与一般二极管的反向特性相似。门极I

=0时，器件两端

G

施加正向电压，为正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即正向转折电压U

，则漏电流急剧增大，器件开通。

bo

➢随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低

➢导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿，晶闸管本身的压降很小，在1V左右

导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值I

H

称为维持电流。

以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。I

H

➢晶闸管上施加反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性

➢晶闸管的门极G触发电流从门极流入晶闸管，从阴极K流出

➢阴极K是晶闸管主电路与控制电路的公共端

➢门极G触发电流也往往是通过触发电路在门极G和阴极K之间施加触发电压而产生的

➢晶闸管的门极G和阴极K之间是PN结J

，其伏安特性称为门极伏安

3

特性。为保证可靠、安全的触发，触发电路所提供的触发电压、电流

和功率应限制在可靠触发区。

五、晶闸管主要参数解释

1.额定电压

1)断态重复峰值电压U

：在门极断路而结温为额定值时，允许重复正向加在

DRM

器件上的正向峰值电压,一般为正向转折电压的80％。

2)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

RRM

加在器件上的反向峰值电压，一般为反向击穿电压的80％。