电力电子晶闸管
晶闸管整流电路原理
晶闸管整流电路原理
晶闸管是一种“电力电子开关”，它的基本组成是一个由两个PN结构成的三端器件，即晶闸管。
晶闸管又称为可控硅，是一种新型半导体器件，它有两个控制极和两个漏极构成，通过控制PN结的导通时间来控制它的导通与关断，从而实现对电路的控制。
在晶闸管中，只有一个PN结作为电极，而且PN结不能像一般二极管那样直接用电流进行充电或放电。
因为当给PN结施加正向电压时，PN结的内部会有大量电子通过，使PN结两端的电压升高；当给PN结施加反向电压时，电子被阻断，PN结会变成一个高阻值的、不带电的绝缘层。
这样就限制了PN结中电子的运动范围，从而保证了PN结内没有足够多的电子可以通过。
另外，当给PN结加反向电压时，晶闸管会在内部形成一个高电压梯度（即门极反向击穿）。
这样在晶闸管内部就会形成一个非常强的电场（相当于正向压强）。
这种电场将使电子从被阻断的PN结流向正向电压加在它上面的方向。
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晶闸管(Thyristor)
晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电器公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化。
晶闸管（Thyristor）是一种包含3个或3个以上PN结，它有三个极：阳极，阴极和门极，能从断态转入通态，或由通态转入断态的双稳态电力电子器件。
它泛指所有PNPN类型的开关管，也可表示这类开关管中的任一器件。
晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
自1957年美国贝尔电话实验室将第一只晶闸管用于工业领域以来，由于它的优异性能，很快受到各国重视。
随着新材料的出现，新工艺的采用，单只晶闸管的电流容量从几安发展到几千安,耐压等级从几百伏提高到几千伏,工作频率大大提高，器件的动态参数也有很大改进。
80年代普通晶闸管的耐压等级和通流能力达到3500A/6500V,可关断晶闸管达3000A/4500V。
随着应用领域的拓展,晶闸管正沿着高电压、大电流、快速、模块化、功率集成化、廉价的方向发展。
其派生器件有：快速晶闸管，双向晶闸管，逆导晶闸管，光控晶闸管等。
它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。
晶闸管在工作过程中，它的阳极（A）和阴极（K）与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。
晶闸管为半控型电力电子器件，它的工作条件如下：1.晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于反向阻断状态。
2.晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。
这时晶闸管处于正向导通状态，这就是晶闸管的闸流特性，即可控特性。
3.晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。
晶闸管开通和关断条件
晶闸管开通和关断条件
晶闸管是一种常用的电力电子器件，具有开通和关断的功能。
它
的工作原理是在控制电极加上适当的电压和电流，通过改变器件内的
半导体材料的导电特性，实现开通和关断的效果。
首先，我们来看一下晶闸管开通的条件。
晶闸管的开通需要两个
条件：正向电压和触发电流。
当正向电压施加到晶闸管的控制电极上，且同时有足够的触发电流流经控制电极和主极之间的pn结时，晶闸管
就可以开通。
这是因为控制电极的正向电压会使pn结变窄，触发电流
流过后，pn结将进一步变窄，产生一个正反馈的效应，使晶闸管完全
开通。
其次，我们了解一下晶闸管关断的条件。
晶闸管的关断需要两个
条件：零电流和负电压。
当晶闸管的控制电极上的电流减小到零时，
晶闸管会开始关断。
此时，如果在控制电极上施加负向电压，即使控
制电极上有一小部分电流流过，也会使晶闸管进入关断状态。
总结一下，晶闸管的开通和关断条件为：
开通条件：正向电压和足够的触发电流。
关断条件：零电流和负电压。
在实际应用中，我们需要根据具体情况选择适当的开通和关断条件，以确保晶闸管能够正常工作。
同时，晶闸管的开通和关断具有一
定的时间延迟，在设计电路时需要注意这一特点，并进行合理的控制。
总之，晶闸管的开通和关断条件是实现其功能的关键。
只有在满足开通和关断条件的情况下，晶闸管才能正常工作，发挥其在电力电子领域的重要作用。
希望本文对于读者们理解晶闸管的开通和关断条件有所帮助，并在实际应用中有所指导意义。
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，具有可控的整流功能，是电力电子领域中使用最广泛的元件之一。
它由四个层组成，包括两个P型半导体层和两个N型半导体层。
晶闸管的工作原理基于PN结的导通和截止。
当晶闸管的控制端施加一个触发脉冲时，晶闸管的PN结会被击穿，形成一个低阻态，导通电流。
这个过程称为触发。
触发脉冲可以通过外部电路、光敏电阻、磁敏电阻等方式提供。
晶闸管的导通状态会一直保持，直到电流降至零或者外部的关断信号出现。
当电流降至零时，晶闸管会自动截止，不再导通。
如果需要提前截止晶闸管，可以通过施加一个反向电压或者一个负的触发脉冲来实现。
晶闸管的工作过程可以用以下几个阶段来描述：1. 关断状态：当晶闸管处于关断状态时，PN结之间的电压是反向的，晶闸管的导通电阻非常高，几乎没有电流通过。
这个状态下，晶闸管相当于一个开关断开的状态。
2. 触发状态：当一个合适的触发脉冲施加在晶闸管的控制端时，PN结之间的电压会被击穿，晶闸管进入导通状态。
此时，晶闸管的导通电阻非常低，电流可以通过。
3. 导通状态：一旦晶闸管进入导通状态，它会保持导通，直到电流降至零或者外部的关断信号出现。
在导通状态下，晶闸管的导通电阻非常低，可以承受较大的电流。
4. 关断状态：当电流降至零或者外部的关断信号出现时，晶闸管会自动截止，不再导通。
在关断状态下，PN结之间的电压是反向的，晶闸管的导通电阻非常高。
晶闸管的工作原理使其在电力控制和电能转换中具有广泛的应用。
它可以用于交流电的整流、电动机的启动和控制、电力调节等方面。
晶闸管具有可控性和稳定性的特点，可以根据需求来控制电流的大小和导通时间，从而实现对电力的精确控制。
总结起来，晶闸管的工作原理是基于PN结的导通和截止。
通过施加一个触发脉冲，晶闸管可以从关断状态进入导通状态。
在导通状态下，晶闸管的导通电阻非常低，可以承受较大的电流。
当电流降至零或者外部的关断信号出现时，晶闸管会自动截止，不再导通。
晶闸管的工作原理
晶闸管的工作原理
晶闸管又称为双向可控硅，是一种电力电子器件，具有双向触发和单
向导电的特点。
它广泛应用于电力电子控制、调节、转换和变换等领域。
首先是关断状态，当晶闸管两个控制极（即阳极和门极）之间的电压
低于它的阻断电压时，晶闸管将处于关断状态。
此时通过门极的控制电流
较小，晶闸管内部的p-n结处于正向偏置状态。
关断状态下，晶闸管不导电，内部不存在主电流。
当通过门极的电流超过晶闸管的触发电流，电压上升到一定程度时，
晶闸管将进入触发和导通状态。
在这个状态下，晶闸管内部的p-n结开始
在阳极和门极之间形成通道，这个过程称为触发。
一旦触发完成，晶闸管
将开始导电，内部主电流开始流动。
接下来是持续导通状态，晶闸管在触发完成之后将一直导通，直到主
电流降到零或改变触发方式。
在持续导通状态下，晶闸管有较低的电压降，表现出较小的功耗。
最后是关断状态，当主电流降到或小于零时，晶闸管将进入关断状态。
此时，电压在晶闸管的结上再次达到阻断电压，因此电流无法继续流动，
晶闸管停止导电。
需要注意的是，即使通过门极的电流消失，晶闸管仍会
处于导通状态，只有当主电流从阳极流过p-n结到达门极时，晶闸管才能
进入关断状态。
综上所述，晶闸管的工作原理是通过门极的控制电流和电压的变化来
控制晶闸管的导通和关断状态。
通过调节门极电流和触发方式，可以实现
晶闸管的灵活控制和应用于各种电力电子系统。
晶闸管的用途
晶闸管的用途晶闸管是一种半导体器件，由于其独特的电流控制特性，被广泛应用于电力电子领域。
晶闸管的用途多种多样，包括电力控制、电压调节、频率变换等。
下面将详细介绍晶闸管在不同领域的应用。
一、电力控制领域晶闸管在电力控制领域起到了重要的作用。
在交流电路中，晶闸管可以实现对电流的控制，从而实现对电器设备的开关控制。
例如，在家庭中，我们可以利用晶闸管控制灯光的亮灭，实现对照明的控制。
此外，晶闸管还可以用于电动机的启动和停止，实现对电动机的控制。
晶闸管具有快速开关速度和较大的电流承载能力，因此非常适合用于电力控制。
二、电压调节领域晶闸管还可以用于电压调节。
在电力系统中，晶闸管可以通过控制通断时间比例来调节电压的大小。
例如，晶闸管可以用于调节电动车的电池电压，从而控制电动车的速度。
此外，晶闸管还可以用于调整电力系统中的电压波形，实现对电力系统的稳定控制。
三、频率变换领域晶闸管还可以用于频率变换。
在交流电路中，晶闸管可以通过控制通断时间比例来改变电流的频率。
例如，晶闸管可以用于变频器中，实现对电机的转速调节。
此外，晶闸管还可以用于交流输电线路中的换流器，将交流电转换为直流电，以实现电力的长距离传输。
四、其他领域除了上述应用领域，晶闸管还有其他一些应用。
例如，在电焊领域，晶闸管可以用于电焊机的控制，实现对电流的调节。
在电动汽车领域，晶闸管可以用于电动汽车的充电系统，实现对电池充电的控制。
此外，晶闸管还可以用于电力系统中的保护装置，如过电流保护、过压保护等。
总结起来，晶闸管的用途十分广泛，涵盖了电力控制、电压调节、频率变换等多个领域。
晶闸管具有快速开关速度和较大的电流承载能力，因此在电力电子领域具有重要的地位。
随着科技的不断发展，晶闸管的应用还将不断扩展，为电力电子领域的发展带来更多可能性。
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。
电力电子技术知识点总结
电力电子技术知识点总结一、电力电子器件1. 晶闸管：晶闸管是一种具有双向导电性能的电子器件，可以控制大电流、大功率的交流电路。
其结构简单，稳定性好，具有一定的可逆性，可用作直流电压调节元件、交流电压调节元件、静止开关、逆变器等。
2. 可控硅：可控硅是一种具有双向导电性的半导体器件，具有控制开关特性，可用于控制大电流、大功率的交流电路。
可控硅具有可控性强，工作稳定等特点，适用于电力调节、交流电源、逆变器等领域。
3. MOSFET：MOSFET是一种以金属氧化物半导体栅极场效应晶体管为基础的器件，和普通的MOS晶体管相比，MOSFET在导通电阻上有较低的压降、耗散功率小、寄生电容小、开关速度快等优点，适用于开关电路、逆变器、电源调节等领域。
4. IGBT：IGBT是一种继承了MOSFET和双极晶体管的特点的半导体器件，具有高阻塞电压、低导通压降、大电流、耐脉冲电流等特点，适用于高频开关电路、变频器、电源逆变器、电机调速等领域。
5. 二极管：二极管是最基本的电子元件之一，具有正向导通和反向截止的特点，广泛用于整流、短路保护、开关电源等方面。
以上所述的电力电子器件是电力电子技术的基础，掌握了这些器件的特性和应用，对于电力电子技术的学习和应用具有重要的意义。
二、电力电子拓扑结构1. 变流器拓扑结构：变流器是电力电子技术中的一种重要装置，用于将直流电转换为交流电或者改变交流电的频率、电压和相数等。
常见的变流器拓扑结构包括单相全桥变流器、三相全桥变流器、单相半桥变流器、三相半桥变流器等。
2. 逆变器拓扑结构：逆变器是电力电子技术中的一种重要装置，用于将直流电转换为交流电，逆变器可以选择不同的拓扑结构和控制策略，以满足不同的电力系统需求。
常见的逆变器拓扑结构包括单相全桥逆变器、三相全桥逆变器、单相半桥逆变器、三相半桥逆变器等。
3. 母线型柔性直流输电系统：母线型柔性直流输电系统是一种新型电力电子系统，用于将大容量的交流电转换为直流电进行长距离输电。
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。
晶闸管的用途
晶闸管的用途
晶闸管是一种电子元件，也被称为可控硅。
它是一种半导体器件，可以控制电流的流动。
晶闸管的主要用途是在电力电子设备中，如变频器、电动机控制器、电焊机、电源等方面。
此外，晶闸管还可以用于照明、电磁炉、电热水器、电动汽车等领域。
晶闸管的主要特点是可以控制电流的流动，因此可以用于控制电器的开关。
晶闸管的控制方式有两种：一种是触发控制，另一种是门控控制。
触发控制是通过外部电压或电流来触发晶闸管的导通，而门控控制是通过控制晶闸管的门极电压来控制晶闸管的导通。
晶闸管的优点是具有高效率、可靠性和长寿命。
它可以承受高电压和高电流，因此可以用于高功率电子设备。
此外，晶闸管的响应速度很快，可以在微秒级别内完成开关操作。
这使得晶闸管在高速开关电路中非常有用。
晶闸管的应用范围非常广泛。
在电力电子设备中，晶闸管可以用于变频器、电动机控制器、电焊机、电源等方面。
在照明领域，晶闸管可以用于调光器和灯光控制器。
在电磁炉和电热水器中，晶闸管可以用于控制加热元件的电流。
在电动汽车中，晶闸管可以用于电动机控制器。
总之，晶闸管是一种非常有用的电子元件，具有高效率、可靠性和长
寿命等优点。
它可以用于控制电器的开关，广泛应用于电力电子设备、照明、电磁炉、电热水器、电动汽车等领域。
随着科技的不断进步，
晶闸管的应用范围将会越来越广泛，为人们的生活带来更多的便利和
舒适。
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。
晶闸管结构和工作原理
晶闸管结构和工作原理晶闸管是一种电力电子器件，主要用于交流电的控制。
它具有可控硅的性质，可用于控制高功率电路中的电流和电压。
下面将详细介绍晶闸管的结构和工作原理。
晶闸管的结构：晶闸管主要由四个层状结构的半导体材料构成，分别为N型半导体层、P型半导体层、N型半导体层和P型半导体层。
其中，两个N型半导体层分别为阳极和阴极，两个P型半导体层分别为控制电极和控制极。
这四个层状结构组成了一个PNPN的结构，在两个P型半导体层之间形成一个N型的电流通道。
晶闸管的工作原理：晶闸管的工作原理可以分为四个阶段：关断状态、触发状态、导通状态和自关断状态。
1.关断状态：当晶闸管两端的电压低于其耐压能力时，晶闸管处于关断状态。
此时，晶闸管的正向和反向电阻非常大，几乎不导电。
2.触发状态：当控制电极施加一个正向电压时，会在控制电极和阳极之间形成一个小电流。
这个小电流被称为触发电流，它可以激活和控制晶闸管的导通。
3.导通状态：当晶闸管的控制电极施加一个足够的触发电流时，晶闸管可以从关断状态转变为导通状态。
此时，晶闸管会变为低电阻状态，导通电流流过。
4.自关断状态：当晶闸管处于导通状态时，只有当电流降至零或通过一个负电流触发时，晶闸管才能自动返回关断状态。
此时，通过断开控制电路或通过反向电流将晶闸管的控制电极电压逆向极化，晶闸管会自动关断。
晶闸管的应用：晶闸管作为一种可控硅器件，具有广泛的应用。
主要有以下几个方面：1.交流电控制：晶闸管可以用于控制交流电的电流和电压，如家电中的电炉、实验室中的变压器和电机控制等。
2.电力调节器：晶闸管可以用于电力调节器中，用于控制电能的输出和稳定电路。
3.变频器：晶闸管可以用于变频器中，将交流电转换为不同频率的电流，广泛应用于电机调速、光伏发电和风电发电等领域。
4.焊接设备：晶闸管可以用于电子焊接设备中，控制焊接电流的大小和稳定性。
5.逆变器：晶闸管可以用于逆变器中，将直流电转换为交流电，并可调节输出电压和频率，应用于太阳能发电和电动汽车等领域。
晶闸管的类型
晶闸管的类型晶闸管是一种常见的电子元件，广泛应用于电力电子领域。
根据其结构和特性的不同，晶闸管可以分为多种类型，包括双向晶闸管、三层结构晶闸管、反并晶闸管和光控晶闸管等。
本文将分别介绍这些晶闸管的类型和特点。
一、双向晶闸管双向晶闸管是一种具有双向导电能力的晶闸管。
它可以实现正向和反向的控制，广泛用于交流电路的控制。
双向晶闸管具有低通态压降、高耐压能力和可控性强的特点，可以实现有效的电能控制和调节。
二、三层结构晶闸管三层结构晶闸管是一种具有三个P-N结的双向可控晶闸管。
它采用了特殊的结构设计，具有较高的电压和电流承受能力。
三层结构晶闸管的主要特点是可控性强、可靠性高和损耗小，广泛应用于高压大电流的场合，如电力系统中的变频调速、电力传输和电力控制等领域。
三、反并晶闸管反并晶闸管是一种具有反向导电能力的晶闸管。
它采用了特殊的结构和材料设计，可以实现反向的电流控制。
反并晶闸管具有低功耗、高可靠性和快速开关速度的特点，适用于高频开关电路和功率电子应用。
四、光控晶闸管光控晶闸管是一种通过光控制电流的晶闸管。
它利用光敏电阻或光电二极管作为输入电路，通过光信号控制晶闸管的导电能力。
光控晶闸管具有响应速度快、可靠性高和工作稳定的特点，广泛应用于光控开关、光控调光和光控电源等领域。
不同类型的晶闸管在电子领域有着不同的应用。
双向晶闸管常用于交流电路的控制，如交流调光、交流电机控制等。
三层结构晶闸管适用于高压大电流的场合，如电力系统中的变频调速和电力传输等。
反并晶闸管主要用于高频开关电路和功率电子应用，如电力逆变器和电力变换器。
光控晶闸管则广泛应用于光控开关、光控调光和光控电源等领域。
晶闸管是一种重要的电子元件，不同类型的晶闸管具有不同的特点和应用。
通过合理选择和应用晶闸管，可以实现对电能的有效控制和调节，推动电力电子技术的发展和应用。
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。
第一章：电力电子器件晶闸管
2．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。
3．通态（峰值）电压UTM：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。
4．额定电压：取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件 的额定电压。选用晶闸管时，额定电压要留有一定裕量。
最小门极电流； ● UGr：指产生触发电流 IGr 所需门极电压值； ● 环境温度高时需要的 Igr 和 Ugr 要小些；
环境温度低时需要的 IGr 和 Ugr 要大些； ● 同一型号晶闸管门极特性分散性较大，因此触发电路送出的
触发电流和触发电压应适当大于额定值的上限，但不能超过 最大电流、电压和功率极限。
雪崩 击穿
IH
IG2
IG1 IG=0
O
UDRM Ubo +UA
UDSM
-IA
一．静态特性
§1.3.2 晶闸管的基本特性
1．正向特性：器件施加正向电压，IG=0 时，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——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；
IC2＝2 IK ＋ ICBO2
（1－2） ICBO：共基极漏电流
I K＝IA＋IG
（1－3）
IA＝Ic1＋Ic2
（1－4）
IA
2 I G I CBO1 I CBO2 1 ( 1 2 )
（1－5）
★ 晶闸管中的晶体管特性为：
● 在低发射极电流下 是很小的； ● 而当发射极电流建立起来之后， 迅速增大。
电力电子技术课件：01 晶闸管
IA
2 IG ICO
1
(1
2
)
在
低发射极电流下 很小， 当发射极电流建立起来之后， 迅速增大
• 阻断状态：IG=0，1+2很小。
流过晶闸管的电流近似为J2结 反向漏电流。
• 开通状态：注入触发电流使晶 体管的发射极电流增大以致
1+2趋近于1的话， IA会急
剧上升，晶闸管由正阻断状态 转为正向导通状态，电流大小 仅取决于外部主回路
NUA
A
对于周期性函数 f(t) :
第一章 晶闸管
平均值的定义
Fd
1 T
T 0
f
(t)dt
1
2
2
0
f
(t )d (t )
有效值的定义
F 1 T f 2 (t)dt
T0
1
2
f 2 (t)d (t)
2 0
20
NUA A
正弦半波的电流平均值与有效值
第一章 晶闸管
21
第一章 晶闸管
NUA A
允许通过的工频正弦半波电流的平均值
（环境温度+40度和规定的冷却条件下导通角不小于170度阻 性负载电路）
(之所以通态平均电流来标定是因为整流电路输出端常用平均 电流来表征)
决定晶闸管的最大电流 -> 管芯半导体结温 -> 流过电流的有效值 （相同的电流有效值条件下，其发热情况相同，选取型号相同）
19
NUA
二A.晶闸管的工作原理
等效电路
A
P1
G
N1 P2 N2
J1 J2 J3
K a)
第一章 晶闸管
5
NUA
导A通过程 Ig→ Ib2 → Ic2 (Ib1 )→ Ic1
晶闸管的构造和工作原理
晶闸管的构造和工作原理晶闸管（Thyristor）是一种功率电子器件，由晶体管和二极管组成。
它具有三个引脚，分别是控制极（Gate），阳极（Anode）和阴极（Cathode）。
晶闸管常用于高电流、高电压和高功率的控制电路中。
本文将详细介绍晶闸管的构造和工作原理。
1.构造：晶闸管的基本结构是由PNPN四层结构的晶体管与二极管串联而成。
这四层结构分别是P型材料、N型材料、P型材料和N型材料。
这个结构可以用一个“门”、“阳”和一个“阴”桥线来形象地表示。
2.工作原理：（1）正向偏压放电：当正向电压施加在晶闸管上时，由于正偏压的存在，P1-N1结和P3-N2结都形成了电反向势垒。
只有阳极（A）与阴极（K）之间的N2芯片的电势压降可以克服势垒电位，晶闸管处于开路状态。
（2）开关行为：当一个触发脉冲施加到控制极（G）时，晶闸管的NPNP四层结的N1区电流被注入，从而降低了N1-P2结区的耐压。
晶闸管的二极管为N1结和P2结，开关电压达到断开电压时，晶闸管会开始导电。
（3）负向偏压阻断：当负偏电压施加在晶闸管上时，P3-N2结和P1-N1结都会产生电反向势垒。
这些势垒会使结区的电压无法降低到低电压状态的门极Vg，从而保持了晶闸管的封闭状态。
（4）关断行为：为了在晶闸管中实现关断行为，需要通过应用一个消除或减小持续导电的电流的方法来降低控制脉冲的电流。
一种常用的方式是直接短路晶闸管间的阳极电流。
晶闸管是一个双向导电的器件，一个触发脉冲可以打开它，而只有当阴极和阳极之间的电压掉落为零时，它才能关闭。
这使得晶闸管适用于许多应用，如照明调光、变频器、交流传动和交流电压控制等。
晶闸管有很多特点，包括电流放大、高开关速度、可靠性、耐压性好、反向电压稳定性等。
因此，晶闸管在现代电力电子器件中广泛应用。
总的来说，晶闸管是一种特殊的PNPN结构器件，具有双向导电性能。
控制极通过触发脉冲可以打开晶闸管，同时只有当阴极和阳极之间的电压为零时，晶闸管才会关闭。
电力电子晶闸管参数选择
电力电子晶闸管参数选择电力电子晶闸管是一种可以控制电流的半导体器件，是电力电子技术中必不可少的核心组件之一。
在使用电力电子晶闸管时，正确的参数选择是至关重要的。
本文将介绍电力电子晶闸管的常用参数及其选择方法。
一、电力电子晶闸管常用参数1.承受电压：晶闸管所能承受的最大电压。
2.承受电流（额定电流）：晶闸管所能承受的最大电流。
3.阈值电流：晶闸管开启所需的最小触发电流。
4.保持电流：晶闸管开启后，在门控电压为零时，需要在其下流经保持电流的条件下才能保持通态。
5.反向电流：晶闸管关闭时的反向电流。
6.延迟角：晶闸管在被触发后到通电的时间。
7.触发电压：晶闸管开启所需的门控电压。
二、选择电力电子晶闸管的参数1.根据负载电流选择：在选择晶闸管时，需要考虑所需控制的负载电流。
根据负载电流来选择承受电压和承受电流（额定电流）。
2.根据负载特性选择：在选择晶闸管时，需要考虑负载的性质，比如负载的耐压及电阻等。
如果负载是低电阻的，应选择容量更大的晶闸管。
3.根据负载工况选择：在选择晶闸管时，需要考虑负载的实际工作情况，比如初始电流、升压和降压等。
4.根据触发器电压选择：在选择晶闸管时，需要考虑所用触发电路的电压。
选择门控电压相对低的晶闸管，可以更容易地触发。
5.根据环境温度选择：在选择晶闸管时，需要考虑环境温度对其特性参数的影响。
通常情况下，晶闸管的性能参数都会随着环境温度的升高而发生改变。
三、注意事项1.正确选择晶闸管的参数：不同的应用要求不同的晶闸管参数。
只有正确地选择晶闸管的参数，才能实现最佳电路性能。
2.检查电路：在实际的应用中，应当检查电路是否符合设计要求，以确保晶闸管的安全使用和可靠性。
3.合理布局散热器：晶闸管在使用过程中会发热，如果散热不好，则会损坏晶闸管。
因此，在使用过程中需要合理安装散热器，保持晶闸管的正常工作温度。
4.应根据需求选择适合的触发电路：根据不同需求和应用场景选择适当的触发电路具有重要意义。
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2.3 半控型器件—晶闸管
全称晶体闸流管，又称可控硅整流器（SCR）。
1、晶闸管的结构与工作原理
晶闸管结构图、双晶体管模型图、工作原理图和符号图如图1所示，晶闸管的管芯是P1N1P2N2四层半导体，形成3个PN结J1、J2和J3。
可等效为PNP和NPN 两个三极管。
图1 晶闸管结构图、双晶体管模型图、工作原理图和符号图
晶闸管的工作原理是：门极电流I↑→I↑→I(I)↑→Ic↑→I↑，阳极A、阴极K饱Kb21b1c2G和导通。
2、晶闸管工作特点是：
（1）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。
（2）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。
（3）晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。
（4）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。
3、闸管静态特性
晶闸管静态V-I特性曲线图如图2所示。
图2 晶闸管静态V-I特性曲线图
（1）正向特性：I=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G阻断状态。
正向电压超过正向转折电压U bo，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。
（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。
4、动态特性
晶闸管的开通和关断过程波形如图3所示。
图3晶闸管的开通和关断过程波形
（1）开通过程：延迟时间t：0.5~1.5?s。
上升时间t：0.5~3?s。
开通时间t：以gtrd上两者之和，t=t+ t。
rgtd（2）关断过程：反向阻断恢复时间t，正向阻断恢复时间t，关断时间t是以上两qrrgr者之和t=t+t。
普通晶闸管的关断时间约几百微秒。
grqrr5、晶闸管的主要参数
（1）电压定额
断态重复峰值电压U：在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的DRM 正向峰值电压。
反向重复峰值电压U：在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的RRM 反向峰值电压。
通态（峰值）电压U：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T电压。
（2）电流定额
通态平均电流I：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T(A V)定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。
标称其为额定电流参数。
使用时应按有效值相等的原则来选取晶闸管。
维持电流I：使晶闸管维持导通所必需的最小电流。
H擎住电流I：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L小电流。
对同一晶闸管来说，通常I约为I的2~4倍。
HL浪涌电流I：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TSM正向过载电流。
（3）动态参数
除开通时间t和关断时间t外，还有以下几个参数：qgt断态电压临界上升率
d u/d t：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d i/d t：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。
6、晶闸管的触发电路
（1）触发电路要求
晶闸管的触发电路作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。
晶闸管触发电路应满足下列要求：
（a）脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通；触发脉冲应有足够的幅度。
（b）不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内。
（c）有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。
理想的晶闸管触发脉冲电流波形如图4所示。
图4 理想的晶闸管触发脉冲电流波形
t~t?脉冲前沿上升时间（<1?s）。
t~t?强脉宽度。
I?强脉冲幅值（3I~5I）。
GT11GT2 3 M
t1~t4 ?脉冲宽度。
I ?脉冲平顶幅值（1.5I~2I）。
GTGT（2）晶闸管触发电路
如图5所示。
VT构成脉冲放大环节。
脉冲变压器TM和附属电路构成脉冲输出环回流VD1导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉冲。
?VT节。
．
（或续流）二极管；VD2整流（或检波）二极管；VD3是保护二极管，当脉冲变压器反相输出时，使加到门极和阴极反相电压小于0.7V。
电路中电阻的作用是限流。
电容的作用是加大初始电流以加速晶闸管导通，也称加速电容。
图5 常见的晶闸管触发电路
7、晶闸管的派生器件
（1）双向晶闸管：集成了两个反向并联晶闸管，共用一个门极，符号及特性见教材32页。
（2）逆导晶闸管：集成了晶闸管和反向并联二极管，正向触发导通，反向不控导页。
32通，符号及特性见教材．。