第13讲晶闸管及可控整流电路

K阴极
N2 K
A
P
NN G
PP N
K
A
等效为由二个三极
管组成
P
A
G NN
RL
ßßig
T2
PP
N K
G
T1
UGK ig
UAK
ßig
K
T1、T2都导通后，即使去掉UGK， T1、T2仍然导通
A
RL
ßßig T
可控硅导通的条件： （1）阳极A加正电压 （2）控制极G加正的触发电压
2
UAK 可控硅截止的条件：
URSMURRM
正向电压超过正向转折电
UA
压器U件b开o，通则。漏电流急剧增大，
雪崩
随着门极电流幅值的增大， 击穿
IA 正向 导通
IH
IG2 IG1 IG=0
O
UDRM Ubo +UA
UDSM
正向转折电压降低。
晶闸管本身的压降很小， 在1V左右。
-IA
图1-8 晶闸管的伏安特性
IG2>IG1>IG
17.2 晶闸管的基本特性
额定 正向
I
IF
平均
电流
IH
U U 正向转折
DSM 电压
UDRM
(2) URRM：反向峰值电压
控制极断路时，可以重复作用在晶闸管上的反 向重复电压。一般取URRM = 80% URSM（反向击 穿电压）。普通晶闸管URRM为100V--3000V）
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反向击穿电压
URSM
额定 正向
IFI
平均
电流 IH
正向特性： 控制极开路时，随UAK的加大，阳极
电流逐渐增加。当U = UDSM（正向转折电压）
时，晶闸管自动导通。正常工作时， UAK应 小于 UDSM 。
反向特性：随反向电压的增加，反向漏电流稍
有增加，当 U = URSM （反向击穿电压）时， 反向击穿。正常工作时，反向电压必须小于 URSM。
URRM
UDRM
U U 正向转折
DSM 电压
2）电流定1额.3.3 晶闸管的主要参数
通态平均电流 IT(AV）
——在环境温度为40C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。
——使用时应按有效值相等的原则来选取晶闸管。
维持电流 IH
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 。
别名：可控硅（SCR)（Silicon Controlled Rectifier） 是一种大功率半导体器件，出现于70年代。它 的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领 域。
特点：体积小、重量轻、无噪声、寿命长、 容量大（正 向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。
应用领域：
• 整流（交流 直流） • 逆变（直流 交流） • 变频（交流 交流） • 斩波（直流 直流）
（2）反向特性
反向特性类似二极管的
IA 正向 导通
反向特性。
URSMURRM
IH
IG2 IG1 IG=0
-
反向阻断状态时，只有 UA
O
UDRM Ubo +UA
UDSM
极小的反相漏电流流过。 雪崩 击穿
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。
-IA
图1-8 晶闸管的伏安特性
IG2>IG1>IG
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
1.3.1 晶闸管的结构与工作原理
常用晶闸管的结构
螺栓型晶闸管
晶闸管模块
平板型晶闸管外形及结构
17.1 工作原理
1. 结构
PNPN四层半导体结构
A（阳极）
三
P1
四
个
层
N1
PN
半
结
导
P2
体
G（控制极）
N2
K（阴极）
2. 工作原理 符号
阳极
A
控制极
G
A
P1 N1 G P2
17.3 晶闸管的主要参数
1）电压定额
断态重复峰值电压UDRM
•
——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。晶闸管耐压值。一
般取 UDRM = 80% UDSM （正向转折电压）。
• 普通晶闸管UDRM 为 100V---3000V
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。
晶闸管及其应用
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目录
17.1 晶闸管工作原理 17.2 晶闸管特性与参数 17.3 可控整流电路 17.4 触发电路 17.5 单结管触发的可控整流电路 17.6 晶闸管的其它应用 17.7 晶闸管的保护及其它类型
晶闸管（Thyristor）
——使晶闸管维持导通所必需的最小电流。
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 。
3）动态参1数.3.3 晶闸管的主要参数
此外还可作无触点开关等。
1.3.1 晶闸管的结构与工作原理
A
G
KK
A A
G
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K
K G
A
a)
b)
c)
图1-6 晶闸管的外形、结构和电气图形符号
a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号
外形有螺栓型和平板型两种封装。
有三个联接端。
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。
G
T1 ßig
UGK ig
K
A
(1)阳极A加反向电压，或不加 触发信号（即UGK= 0 ）。
(2)可控硅正向导通后，若令其关 断，必须减小UAK（或使UAK 反向），使可控硅中电流小于
G
某一最小电流IH （ IH称为维持
电流）
K
晶闸管的工作原理小结
（1）晶闸管具有单向导电性。
正向导通条件：A、K间加正向电压，G、K间加 正的触发信号。
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。
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。
2. 主要参数
(1) UDRM：正向阻断电压
反向击穿电压
URSM
（2）晶闸管一旦导通，控制极便失去作用。
若使其关断，必须降低 UAK 或加 大回路电阻，把阳极电流减小到 维持电流以下。
（3）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
17.2 晶闸管的基本特性
1） 静态特性
（1）正向特性
I向G=电0时压，，器只件有两很端小施的加正正向
漏电流，为正向阻断状态。