晶闸管的基本特性
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O t iA 100% 90%
10% 0 td uAK
tr IRM
t
td tr
trr
URRM t gr
trr
tgr
晶闸管的开通和关断过程波形
c) 开通时间tgt （1-6） 普通晶闸管延迟时为0.5~1.5s，上升时 间为0.5~3s。
tgt=td+ tr
iA 100% 90%
10% 0 uAK
5 维持电流与掣住电流ＩＨ／ＩＬ
ＩＨ：维持管子继续导通的最小电流。 ＩＬ：触发管子导通后，去除触发信号时阳极电流必须 达到的最小值。
6 动态参数
（１）开通时间ton与关断时间toff 普通晶闸管ton约6us, 快速晶闸管ton约1us。 普通晶闸管toff数十～数百us, 快速晶闸管toff约10us 开通较关断时间短 工频电路可不考虑开关时间 （２）断态电压临界上升率dv/dt及通态电流临界上 升率di/dt 由于结电容效应， dv/dt太大可能引起误导通 dv/dt分级：Ａ(最低级)：２５v/us G(最高级)： 1000v/us
2 教材P42. 题3.,题4. 3 作业要求
td
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O
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trr URRM t gr
t
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tgr
1.3.2 晶闸管的基本特性
2) 关断过程
① 反向阻断恢复时间trr
iA 100% 90%
ຫໍສະໝຸດ Baidu
正向电流降为零到反向恢 复电流衰减至接近于零的 时间
② 正向阻断恢复时间tgr 晶闸管要恢复其对正向 电压的阻断能力所需要 的一段时间
10% 0 td uAK
1.3.3晶闸管的主要参数
１额定电压UDRM
晶闸管承受此电压时不自动开通也不反向击穿。 晶闸管额定电压的选择应为实际承受电压的2~3倍。 所留裕量用于防止电路中可能出现的操作过电压
2 额定电流IT（AV）
平均值
规定：在环境温度为40C和规定的冷却条件下，带 电阻性负载的单相工频半波整流电路中，管子全导 通（C）而稳定结温不超过额定值所允许的 最大电流平均值。
1.3.2 晶闸管的基本特性
2. 动态特性
iA 100% 90%
10% 0 uAK
td
tr IRM
t
O
t
trr
URRM t gr
晶闸管的开通和关断过程波形
1.3.2 晶闸管的基本特性
1) 开通过程 ① 延迟时间td 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。 ② 上升时间tr 阳极电流从10%上升到稳 态值的90%所需的时间。
• 维持电流IH
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IH以下，则晶闸管又回到 正向阻断状态。IH称为维持电流。
1.3.2 晶闸管的基本特性
2) 反向特性(第III象限)
晶闸管受反向电压时，伏 安特性类似二极管的反向 特性。
URSM URRM -UA IH O IG2 IG1 IG=0 IA 正向 导通
tr IRM
t
O
t
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URRM t gr
trr
tgr
晶闸管的开通和关断过程波形
iA 100% 90%
10% 0 uAK
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tr IRM
t
O
t
trr
URRM t gr
trr
tgr
③ 关断时间tq
tq=trr+tgr
普通晶闸管的关断时间约几百微秒 ④ 两点注意事项 • 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。
3 门极触发电流IGT/触发电压UGT
例：ＫＰ５ ＩGD＝0.4mA.UGD=0.3v,ＩＧT=5~70mA, VGT3.5v,UGFM=10V, UGRM=5v ,PG(AV)=0.5w 参数受温度影响大
4 通态平均压降（管压降）ＵＴ（ＡＶ）
从减小损耗和发热的情况出发，ＵＴ（ＡＶ）越小越好， 一般为1.5v。
1.3.4 晶闸管的派生器件
1. 双向晶闸管（Triode AC Switch——TRIAC或 Bidirectional triode thyristor） I
1）电路符号与特性
T1 G T1 Ⅰ IG=0
G
T2
G T2 Ⅲ
a)
b)
图1-10 双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏安特性
1.3.2 晶闸管的基本特性
1. 静态特性━ 晶闸管的 伏安特性
IA 正向 导通
URSM URRM -UA
IH O
IG2
IG1
IG=0
UDRM Ubo +UA UDSM
雪崩 击穿
-IA
图1-8 晶闸管的伏安特性 IG2>IG1>IG
1.3.2晶闸管的基本特性 （静态、动态、）
1. 静态特性
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。
1 T
T
i
0
2
dt
1 2
Im (Imsin t ) dt 2 0
2
IT ( AV )
1.5 7
有效值
管子额定电流的选择： (1) 按电流有效值相等的原则选择晶闸管 (2) 留裕量，取1.5-2倍后取整 (3) 额定电流等级： 50A以下-1、5、10、20、30、40、50A； 100~1000A- 100、200、300、 400、500、 600、800、1000A。
2）特点 • 可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。 • 有两个主电极T1和T2，一个门极G。 • 正反两方向均可触发导通→双向晶闸管在第Ｉ
和第III象限有对称的伏安特性。
• 额定电流不用平均值而用有效值来表示（因
为用在交流电路中）。
• 应用：交流调压电路、固态继电器（SSR）和
交流电机调速等领域。 说明：比用一对反并联晶闸管经济，且 控制电路简单，
UDRM Ubo +UA UDSM
雪崩 击穿
晶闸管的伏安特性
-IA
1.3.2 晶闸管的基本特性
• 反向阻断 晶闸管处于反向阻断状态时 → 极 小的反相漏电流流过。 • 反向击穿 当反向电压超过一定限度 ( 达到反向击穿电
压), 外电路如无限制措施→则反向漏电流急
剧增加→导致晶闸管发热损坏。
-UA IA 正向 导通
IH O
IG2
IG1
IG=0
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。
UDRM Ubo +UA UDSM
雪崩 击穿
IG2> IG1 > IG
-IA
晶闸管的伏安特性
1.3.2 晶闸管的基本特性
• 正向导通
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。
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 。
1.3.2 晶闸管的基本特性
1) 正向特性(第I象限)
• 正向阻断状态 IG=0时，晶闸管两端受正向电 压→只有很小的正向漏电流流 URSM URRM 过.
• di/dt太大将导致器件局部过热损坏
门极在芯片侧部(螺栓型）
门极在芯片中部（平板型）
7 额定结温Ｔjm
开通损耗 通态损耗 关断损耗 断态损耗 门极损耗
结温
8 型号
Ｋ Ｐ
管压降等级 额定电压等级
额定电流 Ｐ普通型 Ｎ逆导型 Ｓ双向型 Ｋ快开型 Ｇ可关断型
例:KP200-8B 表示额定电流200A/额定电压
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04
IT(AV)
晶闸管电流
IT ( AV )
1 2
Im sin tdt
0
Im
平均值 发热量
2
IT IT
T
2 2 0 . 2 4 i Rt 0 . 2 4 I RT 0
• 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。
3 门极伏安特性（PN结特性）
(1).保证可靠触发的门极电流、电压应位于可靠触发区 (2).保证晶闸管可靠关断的门极电流、电压应位于不 触发区或加反偏电压 (3).晶闸管正偏电压一般不大于10 v,反偏电压不大于5v。
1.3.4
晶闸管的派生器件
2. 光控晶闸管（Light Triggered Thyristor—LTT）
1) 电路符号和特性
A
G
a)
K
b)
图1-12 光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏安特性
2) 特点 • 利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸
管→又称光触发晶闸管.
• 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.
• 光触发→主电路与控制电路绝缘，抗电磁干扰. • 应用:高压大功率的场合，如高压直流输电, 高
压核聚变装置.
作业
1 型号KP-100-3 （ ITav=100A,额定电压300V）的晶闸管，维持 电流IH=4mA,使用在以下电路中是否合适(通过计算确定)？
800V/管压降0.4v~0.5v的普通晶闸管
本章思考题
1.晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的除螺栓式 以外还有？ 2.晶闸管象二极管一样具有可控的什么特性？ 3.为了保证晶闸管可靠与迅速关断，通常在管子阳 极电压下降为零之后，在门极采取什么措施？ 4.型号为KP10-1000晶闸管的额定容量是多少？ 5.如何选择晶闸管的容量？ 6.在分析了晶闸管的主要参数后，你使用晶闸管时 应注意什么？
10% 0 td uAK
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trr
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晶闸管的开通和关断过程波形
c) 开通时间tgt （1-6） 普通晶闸管延迟时为0.5~1.5s，上升时 间为0.5~3s。
tgt=td+ tr
iA 100% 90%
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5 维持电流与掣住电流ＩＨ／ＩＬ
ＩＨ：维持管子继续导通的最小电流。 ＩＬ：触发管子导通后，去除触发信号时阳极电流必须 达到的最小值。
6 动态参数
（１）开通时间ton与关断时间toff 普通晶闸管ton约6us, 快速晶闸管ton约1us。 普通晶闸管toff数十～数百us, 快速晶闸管toff约10us 开通较关断时间短 工频电路可不考虑开关时间 （２）断态电压临界上升率dv/dt及通态电流临界上 升率di/dt 由于结电容效应， dv/dt太大可能引起误导通 dv/dt分级：Ａ(最低级)：２５v/us G(最高级)： 1000v/us
2 教材P42. 题3.,题4. 3 作业要求
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t
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1.3.2 晶闸管的基本特性
2) 关断过程
① 反向阻断恢复时间trr
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正向电流降为零到反向恢 复电流衰减至接近于零的 时间
② 正向阻断恢复时间tgr 晶闸管要恢复其对正向 电压的阻断能力所需要 的一段时间
10% 0 td uAK
1.3.3晶闸管的主要参数
１额定电压UDRM
晶闸管承受此电压时不自动开通也不反向击穿。 晶闸管额定电压的选择应为实际承受电压的2~3倍。 所留裕量用于防止电路中可能出现的操作过电压
2 额定电流IT（AV）
平均值
规定：在环境温度为40C和规定的冷却条件下，带 电阻性负载的单相工频半波整流电路中，管子全导 通（C）而稳定结温不超过额定值所允许的 最大电流平均值。
1.3.2 晶闸管的基本特性
2. 动态特性
iA 100% 90%
10% 0 uAK
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晶闸管的开通和关断过程波形
1.3.2 晶闸管的基本特性
1) 开通过程 ① 延迟时间td 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。 ② 上升时间tr 阳极电流从10%上升到稳 态值的90%所需的时间。
• 维持电流IH
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IH以下，则晶闸管又回到 正向阻断状态。IH称为维持电流。
1.3.2 晶闸管的基本特性
2) 反向特性(第III象限)
晶闸管受反向电压时，伏 安特性类似二极管的反向 特性。
URSM URRM -UA IH O IG2 IG1 IG=0 IA 正向 导通
tr IRM
t
O
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晶闸管的开通和关断过程波形
iA 100% 90%
10% 0 uAK
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③ 关断时间tq
tq=trr+tgr
普通晶闸管的关断时间约几百微秒 ④ 两点注意事项 • 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。
3 门极触发电流IGT/触发电压UGT
例：ＫＰ５ ＩGD＝0.4mA.UGD=0.3v,ＩＧT=5~70mA, VGT3.5v,UGFM=10V, UGRM=5v ,PG(AV)=0.5w 参数受温度影响大
4 通态平均压降（管压降）ＵＴ（ＡＶ）
从减小损耗和发热的情况出发，ＵＴ（ＡＶ）越小越好， 一般为1.5v。
1.3.4 晶闸管的派生器件
1. 双向晶闸管（Triode AC Switch——TRIAC或 Bidirectional triode thyristor） I
1）电路符号与特性
T1 G T1 Ⅰ IG=0
G
T2
G T2 Ⅲ
a)
b)
图1-10 双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏安特性
1.3.2 晶闸管的基本特性
1. 静态特性━ 晶闸管的 伏安特性
IA 正向 导通
URSM URRM -UA
IH O
IG2
IG1
IG=0
UDRM Ubo +UA UDSM
雪崩 击穿
-IA
图1-8 晶闸管的伏安特性 IG2>IG1>IG
1.3.2晶闸管的基本特性 （静态、动态、）
1. 静态特性
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。
1 T
T
i
0
2
dt
1 2
Im (Imsin t ) dt 2 0
2
IT ( AV )
1.5 7
有效值
管子额定电流的选择： (1) 按电流有效值相等的原则选择晶闸管 (2) 留裕量，取1.5-2倍后取整 (3) 额定电流等级： 50A以下-1、5、10、20、30、40、50A； 100~1000A- 100、200、300、 400、500、 600、800、1000A。
2）特点 • 可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。 • 有两个主电极T1和T2，一个门极G。 • 正反两方向均可触发导通→双向晶闸管在第Ｉ
和第III象限有对称的伏安特性。
• 额定电流不用平均值而用有效值来表示（因
为用在交流电路中）。
• 应用：交流调压电路、固态继电器（SSR）和
交流电机调速等领域。 说明：比用一对反并联晶闸管经济，且 控制电路简单，
UDRM Ubo +UA UDSM
雪崩 击穿
晶闸管的伏安特性
-IA
1.3.2 晶闸管的基本特性
• 反向阻断 晶闸管处于反向阻断状态时 → 极 小的反相漏电流流过。 • 反向击穿 当反向电压超过一定限度 ( 达到反向击穿电
压), 外电路如无限制措施→则反向漏电流急
剧增加→导致晶闸管发热损坏。
-UA IA 正向 导通
IH O
IG2
IG1
IG=0
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。
UDRM Ubo +UA UDSM
雪崩 击穿
IG2> IG1 > IG
-IA
晶闸管的伏安特性
1.3.2 晶闸管的基本特性
• 正向导通
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。
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 。
1.3.2 晶闸管的基本特性
1) 正向特性(第I象限)
• 正向阻断状态 IG=0时，晶闸管两端受正向电 压→只有很小的正向漏电流流 URSM URRM 过.
• di/dt太大将导致器件局部过热损坏
门极在芯片侧部(螺栓型）
门极在芯片中部（平板型）
7 额定结温Ｔjm
开通损耗 通态损耗 关断损耗 断态损耗 门极损耗
结温
8 型号
Ｋ Ｐ
管压降等级 额定电压等级
额定电流 Ｐ普通型 Ｎ逆导型 Ｓ双向型 Ｋ快开型 Ｇ可关断型
例:KP200-8B 表示额定电流200A/额定电压
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04
IT(AV)
晶闸管电流
IT ( AV )
1 2
Im sin tdt
0
Im
平均值 发热量
2
IT IT
T
2 2 0 . 2 4 i Rt 0 . 2 4 I RT 0
• 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。
3 门极伏安特性（PN结特性）
(1).保证可靠触发的门极电流、电压应位于可靠触发区 (2).保证晶闸管可靠关断的门极电流、电压应位于不 触发区或加反偏电压 (3).晶闸管正偏电压一般不大于10 v,反偏电压不大于5v。
1.3.4
晶闸管的派生器件
2. 光控晶闸管（Light Triggered Thyristor—LTT）
1) 电路符号和特性
A
G
a)
K
b)
图1-12 光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏安特性
2) 特点 • 利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸
管→又称光触发晶闸管.
• 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.
• 光触发→主电路与控制电路绝缘，抗电磁干扰. • 应用:高压大功率的场合，如高压直流输电, 高
压核聚变装置.
作业
1 型号KP-100-3 （ ITav=100A,额定电压300V）的晶闸管，维持 电流IH=4mA,使用在以下电路中是否合适(通过计算确定)？
800V/管压降0.4v~0.5v的普通晶闸管
本章思考题
1.晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的除螺栓式 以外还有？ 2.晶闸管象二极管一样具有可控的什么特性？ 3.为了保证晶闸管可靠与迅速关断，通常在管子阳 极电压下降为零之后，在门极采取什么措施？ 4.型号为KP10-1000晶闸管的额定容量是多少？ 5.如何选择晶闸管的容量？ 6.在分析了晶闸管的主要参数后，你使用晶闸管时 应注意什么？