2.电力电子器件 (2) - 半控型器件解析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2 I G I CBO1 I CBO2
1 ( 1 2 )
电流。由以上式可得 ：
12
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
(Power Electronics) 电 力 电 子 技 术
2018/10/8
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。
求。它具有体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维护
简单、操作方便和寿命长等特点，获得了广泛的应用。 晶闸管也有许多派生器件，如快速晶闸管（FST）、双 向晶闸管（TRIAC）、逆导晶闸管（RCT）和光控晶闸 管（LCT）等。
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
(Power Electronics)
4
2018/10/8
电 力 电 子 技 术
2.3 半控型器件——晶闸管 晶闸管 (Thyristor) ：晶体闸流管，可控硅整流器（ Silicon Controlled Rectifier——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 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，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
密联接且安装方便。
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
(Power Electronics)
6
2018/10/8
电 力 电 子 技 术
螺 栓 型 晶 闸 管
平板型晶闸管外形及结构
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
(Power Electronics)
2018/10/8
按晶体管的工作原理 ，得：
I c1 1I A I CBO1
I c 2 2 I K I CBO2
（2-1） （2-2） （2-3） （2-4）
(Power Electronics)
I K I A IG
I A I c1 I c 2
式中1和2分别是晶体管V1和 V2的共基极电流增益；ICBO1和 ICBO2分别是V1和V2的共基极漏 I A
电力电子器件
(Power Electronics)
1
2018/10/8
电 力 电 子 技 术
第2章 电力电子器件
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
(Power Electronics)
2
2018/10/8
电 力 电 子 技 术
第一节
电力电子器件概述
第二节
第三节
不可控器件——电力二极管
半控型器件——晶闸管
β2 iG
T2
+ EA _
iC 2 2 iG iB1 i C 1 β 1 iC 2 1 2 iG iB 2
晶闸管导通后，去掉EG ， 依靠正反馈，仍可维持导 通状态。
武汉科技大学信息科学与工程学院
i B 2 iG
K EA > 0、EG > 0
11
电力电子器件
电 力 电 子 技 术
G
P
G
IG
IK _K
晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
电 力 电 子 技 术
2018/10/8
晶闸管导通的工作原理:
(Power Electronics)
形成正反馈过程
A
β 1β 2 iG
T1 G
R
iG
EG
iB 2
β 2 iG
+ T2 EA _
iC 2 2 iG iB1 i C 1 β 1 iC 2 1 2 iG iB 2
阻断状态：IG=0，1+2很小。流
过晶闸管的漏电流稍大于两个晶 体管漏电流之和。
开通状态：注入触发电流使晶体
IA
2 I G I CBO1 I CBO2
1 ( 1 2 )
管的发射极电流增大以致1+2趋 近于1的话，流过晶闸管的电流IA， 将趋近于无穷大，实现饱和导通。
13
IA实际由外电路决定。
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
电 力 电 子 技 术
2018/10/8
2.3.2 晶闸管的基本特性
晶闸管导通的条件：
1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电
PN
N1
P2
结
G 控制极(Gate)
符号
N2
K 阴极(Kathode)
结构
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
2018/10/8
A
电 力 电 子 技 术
A
P N
双晶体管模型
G
(Power Electronics)
9
+
A N1 T1 P2 N2 N1 T2
P1
IA
N P N K
P1 P2
N1
P2 N2 K
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
电 力 电 子 技 术
2018/10/8
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理
(Power Electronics)
5
1、晶闸管的结构
具有四层PNPN结构、三端引出线(A、K、G)的器件。
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
第四节
第五节
典型全控型器件
其他新型电力电子器件
第六节
功率集成电路与集成电力电子模块
本章小结及作业
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
(Power Electronics)
3
2018/10/8
电 力 电 子 技 术
2.3 半控型器件—晶闸管
晶闸管是一种能够用控制信号控制其导通，但不能控制 其关断的半控型器件。其导通时刻可控，满足了调压要
在极短时间内使两个三 极管均饱和导通，此过
i B 2 iG
K EA > 0、EG > 0
10
程称触发导通。
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
电 力 电 子 技 术
2018/10/8
晶闸管导通的工作原理:
(Power Electronics)
形成正反馈过程
A
β1β2 iG
T1
R
iG
E
G
iB 2
7
2018/10/8
电 力 电 子 技 术
2、晶闸管的其它封装形式： 还有塑封和模块式两种封装。
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
电 力 电 子 技 术2Fra bibliotek18/10/8
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理
(Power Electronics)
8
A 阳极(Anode)
P1
四 层 半 导 体
三 个
1 ( 1 2 )
电流。由以上式可得 ：
12
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
(Power Electronics) 电 力 电 子 技 术
2018/10/8
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。
求。它具有体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维护
简单、操作方便和寿命长等特点，获得了广泛的应用。 晶闸管也有许多派生器件，如快速晶闸管（FST）、双 向晶闸管（TRIAC）、逆导晶闸管（RCT）和光控晶闸 管（LCT）等。
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
(Power Electronics)
4
2018/10/8
电 力 电 子 技 术
2.3 半控型器件——晶闸管 晶闸管 (Thyristor) ：晶体闸流管，可控硅整流器（ Silicon Controlled Rectifier——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 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，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
密联接且安装方便。
平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
(Power Electronics)
6
2018/10/8
电 力 电 子 技 术
螺 栓 型 晶 闸 管
平板型晶闸管外形及结构
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
(Power Electronics)
2018/10/8
按晶体管的工作原理 ，得：
I c1 1I A I CBO1
I c 2 2 I K I CBO2
（2-1） （2-2） （2-3） （2-4）
(Power Electronics)
I K I A IG
I A I c1 I c 2
式中1和2分别是晶体管V1和 V2的共基极电流增益；ICBO1和 ICBO2分别是V1和V2的共基极漏 I A
电力电子器件
(Power Electronics)
1
2018/10/8
电 力 电 子 技 术
第2章 电力电子器件
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
(Power Electronics)
2
2018/10/8
电 力 电 子 技 术
第一节
电力电子器件概述
第二节
第三节
不可控器件——电力二极管
半控型器件——晶闸管
β2 iG
T2
+ EA _
iC 2 2 iG iB1 i C 1 β 1 iC 2 1 2 iG iB 2
晶闸管导通后，去掉EG ， 依靠正反馈，仍可维持导 通状态。
武汉科技大学信息科学与工程学院
i B 2 iG
K EA > 0、EG > 0
11
电力电子器件
电 力 电 子 技 术
G
P
G
IG
IK _K
晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
电 力 电 子 技 术
2018/10/8
晶闸管导通的工作原理:
(Power Electronics)
形成正反馈过程
A
β 1β 2 iG
T1 G
R
iG
EG
iB 2
β 2 iG
+ T2 EA _
iC 2 2 iG iB1 i C 1 β 1 iC 2 1 2 iG iB 2
阻断状态：IG=0，1+2很小。流
过晶闸管的漏电流稍大于两个晶 体管漏电流之和。
开通状态：注入触发电流使晶体
IA
2 I G I CBO1 I CBO2
1 ( 1 2 )
管的发射极电流增大以致1+2趋 近于1的话，流过晶闸管的电流IA， 将趋近于无穷大，实现饱和导通。
13
IA实际由外电路决定。
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
电 力 电 子 技 术
2018/10/8
2.3.2 晶闸管的基本特性
晶闸管导通的条件：
1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电
PN
N1
P2
结
G 控制极(Gate)
符号
N2
K 阴极(Kathode)
结构
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
2018/10/8
A
电 力 电 子 技 术
A
P N
双晶体管模型
G
(Power Electronics)
9
+
A N1 T1 P2 N2 N1 T2
P1
IA
N P N K
P1 P2
N1
P2 N2 K
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
电 力 电 子 技 术
2018/10/8
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理
(Power Electronics)
5
1、晶闸管的结构
具有四层PNPN结构、三端引出线(A、K、G)的器件。
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
第四节
第五节
典型全控型器件
其他新型电力电子器件
第六节
功率集成电路与集成电力电子模块
本章小结及作业
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
(Power Electronics)
3
2018/10/8
电 力 电 子 技 术
2.3 半控型器件—晶闸管
晶闸管是一种能够用控制信号控制其导通，但不能控制 其关断的半控型器件。其导通时刻可控，满足了调压要
在极短时间内使两个三 极管均饱和导通，此过
i B 2 iG
K EA > 0、EG > 0
10
程称触发导通。
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
电 力 电 子 技 术
2018/10/8
晶闸管导通的工作原理:
(Power Electronics)
形成正反馈过程
A
β1β2 iG
T1
R
iG
E
G
iB 2
7
2018/10/8
电 力 电 子 技 术
2、晶闸管的其它封装形式： 还有塑封和模块式两种封装。
武汉科技大学信息科学与工程学院
电力电子器件
电 力 电 子 技 术2Fra bibliotek18/10/8
2.3.1 晶闸管的结构与工作原理
(Power Electronics)
8
A 阳极(Anode)
P1
四 层 半 导 体
三 个