1电力电子器件

也加正向电压。
关断条件： 阳极电流IA小于维持电流IH
实现方法：1）减小阳极电源电压或增大阳极回路电阻； 2）将阳极电源反向。
晶闸管的结构与工作原理
A
A
P1
N1 N1
G
P2 P2
N2
K
IA
PNP
I
B1
V
1
G
I
G
I c1I
B2
Ic2
Biblioteka Baidu
R
V
NPN 2
S
E
I
A
E
K
G
K
IG
IB2
IC2 =IB1
IC1
晶闸管导通 实质——正反馈过程
它有三个电极 1和2代表开关的两个主电极，3是控制开关通断的控制。
它只有两种工作状态——“通态”和“断态” 通态时其电阻为零，相当于开关闭合； 断态时其电阻无穷大，相当于开关断开。
电力电子器件的概念和特征
2 .特征
电力电子器件是功率半导体器件
1）处理电功率的能力>>信息电子器件。 2）一般工作在开关状态。 3）一般由信息电子电路驱动。 4）功率损耗>>信息电子器件。
电力电子器件的概念和特征
1.概念
主电路（Power Circuit）
在电气设备或电力
系统中，直接承担电能的变化或控制任务的电
路。
电力电子器件（Power Electronic Device)
直接
用于处理电能主电路中，实现电能的变换或控
制的电子器件。
电力电子器件的概念和特征
1.概念
电力电子器件理想模型
能维持导通所需的最小电流。对同一晶闸管，通 常IL约为IH的2~4倍。
电流定额
正弦半波电流波形
通态平均电流IT(AV)
晶闸管的基本特性
1. 静态特性
IA
反向阻断
URO
IH 0
反向特性
反向击穿
1）IG=0时，若UA＞ UBO，则晶闸
管会出现“硬开通”现象——不允
正
许2）IG增加时，正向转折电压减小。
向 导 通
正向特性 3）晶闸管一旦导通，门极失去控 制作用。
硬开通
IG2>IG1>IG0 IG2 IG1 IG0=0
UBO UA
正常工作区
正向阻断 反向阻断 正向导通
正向阻断
4）当晶闸管加反向电压时，工作在反向阻断 状态。
5）当反向电压足够大时，晶闸管被反向击穿。 ——不允许
晶闸管的基本特性
2. 动态特性
反映晶闸管在开通和关断时的动态工作过程。
开关时间：开通时间 ton 关断时间 toff 晶闸管的开通时间约为几微秒； 晶闸管的关断时间约几百微秒。
对晶闸管的驱动
触发
产生注入门极的触发 电流IG的电路
门极触发电路
电流驱动型
晶闸管的结构与工作原理
晶闸管的基本特点：
1） 晶闸管具有可控的单向导电性。
与二极管比较，相同点：都具有单向导电性；不同点：晶闸管的单 向导电受门极控制。
2） 晶闸管属半控型器件。
门极只能用来控制晶闸管的导通，导通后门极就失去控制作用。
第1章 电力电子器件
1.1 电力电子器件概述 1.2 不可控器件——电力二极管 1.3 半控型器件——晶闸管 1.4 典型全控型器件 1.5 其他新型电力电子器件 1.6 电力电子器件的驱动 1.7 电力电子器件的保护 1.8 电力电子器件的串联和并联使用
本章小结
1.1 电力电子器件概述
1.1.1 电力电子器件的概念和特征 1.1.2 电力电子电路系统组成 1.1.3 电力电子器件的分类
V1 LR
V2
主电路
导通 关断
电力电子器件的分类
1.控制方式
不能用控制信号控制 其通断，不需要驱动电路
｛ 不控型器件 电力二极管
电主电 压电流
路
只有两个端子
通断
结构简单、工作可靠。
电力电子器件的分类
1.控制方式
通过控制信号可控制 其导通但不能控制其关断
｛晶闸管
半控型器件 及其派生器件
电主电 压电流
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。
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。
额定电压的选取要留有
取晶闸管的UDRM和 URRM中较小的标值作 为该器件的额定电压。
一定裕量，一般取额定 电压为正常工作时晶闸 管所承受峰值电压的
电力电子器件的概念和特征
2 .特征 如何考查电力电子器件 导通压降(损耗) 运行频率(开通时间/关断时间) 器件容量(电能处理、变换的能力) 可靠性 耐冲能力
电力电子电路系统组成
控制电 路
主电路
检测保护电路
电力电子系统
驱动电 路
控
检
测
制
电
驱
路
动
控制电路
通过驱动电路 控制
主电路中 电力电子器件
信息电子电路组成
2～3倍。
即 UTn=（2~3）UTM
UTM 为晶闸管在实际工作中所承受的最大正反向电压
晶闸管的主要参数
2.电流定额
通态平均电流IT(AV) 在规定的条件下，晶闸管所允许流过的最大
工频正弦半波电流的平均值。
维持电流 IH 维持晶闸管继续导通所必需的最小阳极电流。
擎住电流IL 晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，
3） 晶闸管具有开关作用。
导通时：相当于开关闭合；阻断时：相当于开关断开。
例题
电路如图，已知u2和ug波形，试画出电阻Rd两端 的电压ud波形。
2π
π
3π
晶闸管的导通时刻由u2和ug共同决定，关断则仅取决于u2的过零时刻
晶闸管的基本特性
1. 静态特性
伏安特性：——阳极伏安特性
晶闸管的阳极与阴极之间的电压ua与阳极 电流ia之间的关系。
电力电子器件的分类
2.驱动信号的性质
电流驱动型
电压驱动型
通断
电力电子器件的分类
3.导电方式
单极型器件
只有一种载流子（多数）参与导电
双极型器件
电子和空穴两种载流子同时参与导电
复合型器件
单极型器件和双极型器件集成混合而成
晶闸管的结构与工作原理
1.结构和符号
A 阳极
G
门极
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
K 阴极
外形：螺栓型 平板型
晶闸管外形、结构和电气图形符号
a)外形
b)结构
c)图形符号
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
晶闸管的结构与工作原理
2.导通和关断条件
A
实验电路
-+
A
G K
EG
RA EA
晶闸管的结构与工作原理
实验结论
导通条件： 阳极与阴极之间加正向电压，同时门极与阴极之间
路
关断
反应快、可靠性高、寿命长、功率大、价格低，且具 有节能的特点。
电力电子器件的分类
1.控制方式
通过控制信号既可控制 其导通又能控制其关断
自关断器件
绝缘栅双极晶体管
｛电力场效应晶体管
全控型器件 电力晶体管
电驱电
压动流
门极可关断晶闸管
电
路
通断
处理兆瓦级 大功率电能
具有集成化、高频化、多功能化的特点，应用很广。