晶闸管及其工作原理

J3
N1P2N2
K
K
UAK>0时， J1,J3正偏 ,J2反偏→A、K间无电流 →正向阻断状态
UAK<0时， J1,J3反偏 ,J2正偏→A、K间无电流
→反向阻断状态
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(2) 导通状态
A
条件：AK正偏，GK正偏.
加Ig电流→正反馈，晶闸管迅速 导通。
导通过程：
IA Ib1
Ig Ic1 G
Ib2
Ic2 EA
③ 晶闸管导通后相当于二极管→单向导电性 ④ 一旦导通，门极就失去控制作用→半控性
门极常采用正向脉冲信号驱动→触发 ⑤ 导通后阳极电流Ia小于维持电流I H才会关断→关断条件
关断方法 交流电路利用电压反向自动关断晶闸管 直流电路设置关断电路加反压关断晶闸管
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有关晶闸管的几个名词
触发：当晶闸管加上正向阳极电压后，门极加上适当的正向门极电压，
3) 散热方式 自冷——20A以下 风冷——30A-1000A，风速6m/s 水冷——500A-1000A，水质电阻率
20k/cm,PH值6-8，流量400ml/min，进水温度35°c
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2. 简单的晶闸管整流电路
阳极电压UAK=Ua 阳极电流IAK=Ia 门极电压UGK=Ug 门极电流IGK=Ig
G
KK
A A G
晶闸管的外a)形
A
P1
N1
G
P2
N2
K
b)
3
晶闸管的外形
小电流塑封式
大电流平板式
小电流螺旋式
大电流螺旋式
图形符号
4
晶闸管的外形
KP螺旋式
5
晶闸管的外形
平板式
6
晶闸管模块
7
晶闸管的散热方式
自冷式
风冷式
水冷式
8
晶闸管的散热方式
自冷式
风冷式
水冷式
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2) 符号
A 阳极
K 阴极
G（门极）
1.3 半控型器件—晶闸管
1.3.1 晶闸管及其工作原理 1.3.2 晶闸管的特性。 1.3.3 晶闸管的主要参数
1
1.3.1 晶闸管及其工作原理
概述 晶闸管(Thyristor)俗称可控硅(Silicon Controlled Rectifier—SCR) 包括：KP（普通型）、KK（快速） KG（可关断型）、 KS（双向型）、 KN（逆导型：KP加反并联整流二极管）及光控型。
1. 外型符号
1) 外型： 螺栓式——安装方便，散热效果差（100A以下） 平板式——安装麻烦，散热效果好（200A以上） 塑封式——小电流
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➢ 螺栓型和平板型封装 ➢ 引出阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端 ➢ 螺栓型封装：通常螺栓为阳极，能与散热器紧密联接且
安装方便 ➢ 平板型封装：晶闸管可由两个散热器将其夹在中间
Ig Ib2 Ic2 (Ib1) Ic1 IA Ug
Ik
K 正反馈过程
IA的大小由外电路负载决定 (3) 关断
关断条件: Ia减小至维持电流IH以下。 实现方法: UAK减小到零或加反压
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A (4) 数量关系
Ic1=1 IA + ICBO1
Ic2=2 IK + ICBO2
IK=IA+IG IA=Ic1+Ic2
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有关晶闸管的几个特性
➢ 晶闸管具有可控性。 ➢ 晶闸管具有单向导电性。 ➢ 晶闸管一旦导通，门极将失去控制作用。 ➢导通后流过晶闸管的电流由主电路电源和负载来决定。
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例题
如图，阳极电流为交流电压，门极在t1瞬间合上开关S，t4时 刻开关S断开，求电阻上的电压波形ud。
U2
Ia
S Ua
Eg Ug
（1-1）
（1-2） （1-3） （1-4）
IA
V1 Ib1
Ig Ic1 G
Ib2
Ic2 V2
EA
Ug
Ik
式中1和2分别是晶体管V1和V2的共基极电流增益 K
ICBO1和ICBO2分别是V1和V2的共基极漏电流
由式（1-1）~（1-4）可得
（1-5）
说明:线性条件下成立
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小结
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→导通条件。
导通的晶闸管电流总是从阳极到 阴极。
A
K
Ia
G
Ig Ua
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3. 内部机理
A
A
1) 内部结构 四层三端器件
P1 N1 P2 N2 三个PN结 J1,J2,J3 等效电路
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P1 J1
N1 N1
G
J2
P2 P2 G
J3
N2
2) 工作原理
K
(1) 阻断状态 条件:G 悬空（或加反压）
A J1
P1N1P
2
J2 G
使晶闸管导通的过程称为触发。 维持电流IH：维持晶闸管导通所需的最小阳极电流。 正向阻断：晶闸管加正向电压未超过其额定电压，门极未加电压的情 况下，晶闸管关断。 硬开通：给晶闸管加足够的正向阳极电压，即使晶闸管未加门极电压 也会导通的现象叫硬开通。 反向阻断：当晶闸管加反向阳极电压时，晶闸管不会导通。
U2
Ug
Rd
Ud
t1 t2
t3 t4
Ud
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