二极管晶闸管

当晶闸管的阳极A接电源Ea的正端，阴极K经白炽灯接电源
的负端时，晶闸管承受正向电压。当控制电路中的开关S断开 时，白炽灯不亮，说明晶闸管不导通。
当晶闸管的阳极和阴极承受正向电压，控制电路中开关S闭 合，使控制极也加正向电压（控制极相对阴极）时，白炽灯亮， 说明晶闸管导通。
当晶闸管导通时，将控制极上的电压去掉（即将开关S断 开），白炽灯依然亮，说明一旦晶闸管导通，控制极就失去了 控制作用。
2．
快速恢复二极管的特点是恢复时间短，尤其是反 向恢复时间短，一般在5 μs以内，可用于要求很小 反向恢复时间的电路中，如用于与可控开关配合的 高频电路中。
3．
肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基 础的二极管，其反向恢复时间更短，一般为10～40 ns。肖 特基二极管在正向恢复过程中不会有明显的电压过冲，在 反向耐压较低的情况下正向压降也很小，明显低于快速恢 复二极管，因此，其开关损耗和正向导通损耗都很小。肖 特基二极管的不足是，当所承受的反向耐压提高时，其正 向电压有较大幅度提高。它适用于较低输出电压和要求较 低正向管压降的换流器电路中。
IF(AV)
(1.5~2) I 1.5
7
式中的系数1.5～2是安全系数。
2．正向压降UF 正向压降UF是指在规定温度下，流过某一稳定
正向电流时所对应的正向压降。
3． 反向重复峰值电压URRM
反向重复峰值电压是功率二极管能重复施加的
反向最高电压， 通常是其雪崩击穿电压UB的2/3。
一般在选用功率二极管时， 以其在电路中可能承受 的反向峰值电压的两倍来选择反向重复峰值电压。
一次放大。这样循环下去，形成了强烈的正反馈，使两个晶体 管很快达到饱和导通，这就是晶闸管的导通过程。导通后， 晶闸管上的压降很小，电源电压几乎全部加在负载上，晶闸管 中流过的电流即负载电流。
在晶闸管导通之后，它的导通状态完全依靠管子本身的 正反馈作用来维持， 即使控制极电流消失，晶闸管仍将处于 导通状态。因此， 控制极的作用仅是触发晶闸管使其导通， 导通之后，控制极就失去了控制作用。 要想关断晶闸管， 最 根本的方法就是必须将阳极电流减小到使之不能维持正反馈 的程度，也就是将晶闸管的阳极电流减小到小于维持电流。 可采用的方法有： 将阳极电源断开； 改变晶闸管的阳极电压 的方向， 即在阳极和阴极间加反向电压。
当晶闸管阳极和阴极间加反向电压时，不管控制极加不加电 压，灯都不亮，晶闸管截止。控制极加反向电压，无论晶闸管 主电路加正向电压还是反向电压，晶闸管都不导通。
通过上述实验可知，晶闸管导通必须同时具备 两个条件：
（1）晶闸管主电路加正向电压。 （2）晶闸管控制电路加合适的正向电压。 为了进一步说明晶闸管的工作原理，可把晶闸管 看成是由一个PNP型和一个NPN型晶体管连接而 成的，连接形式如图1-6所示。阳极A相当于PNP 型晶体管V1的发射极，阴极K相当于NPN型晶体管 V2的发射极。
1.2.2 晶闸管的工作原理
我们通过图1-5所示的电路来说明晶闸管的工作
原理。在该电路中，由电源Ea、白炽灯、晶闸管的 阳极和阴极组成晶闸管主电路；由电源Eg、开关S、
晶闸管的门极和阴极组成控制电路,也称触发电路。
＋
Ea －
S
E g
－＋
＋
Ea －
S
E g
－＋
－
E aLeabharlann Baidu
＋
S
Eg －＋
图 1-5 晶闸管导通试验电路图
4．反向恢复时间trr
反向恢复时间是指功率二极管从所施加的反向 偏置电流降至零起到恢复反向阻断能力为止的时间。
1.1.3 功率二极管的主要类型 1．
整流二极管多用于开关频率不高的场合，一般 开关频率在1 kHz以下。 整流二极管的特点是电 流定额和电压定额可以达到很高，一般为几千安 和几千伏，但反向恢复时间较长。
第1章 功率二极管、晶闸管 及单相相控整流电路
1.1 功率二极管 1.2 晶闸管 1.3 单相相控整流电路 1.4 晶闸管触发电路 习题及思考题
1.1 功 率 二 极 管
1.1.1
功率二极管是以PN结为基础的，实际上就是由一个面积较 大的PN结和两端引线封装组成的。功率二极管的结构和图形 符号如图1-1所示。
A
K
PN
A
K
图 1-1 功率二极管的结构和图形符号
功率二极管主要有螺栓型和平板型两种外形， 如图1-2 所示。
A
K
K
A
(a)
(b )
图 1-2 功率二极管的外形 (a) 螺栓型； (b) 平板型
功率二极管和电子电路中的二极管工作原理一 样，即若二极管处于正向电压作用下，则PN结导 通， 正向管压降很小； 反之， 若二极管处于反向 电压作用下，则PN结截止， 仅有极小的可忽略的 漏电流流过二极管。经实验测量可得功率二极管 的伏安特性曲线，如图1-3所示。
K (b)
K G
A (c)
图 1-4 晶闸管的外形、 (a) 外形； (b) 结构； (c) 图形符号
常用的晶闸管有螺栓式和平板式两种外形，如 图1-4(a)所示。晶闸管在工作过程中会因损耗而发 热，因此必须安装散热器。螺栓式晶闸管是靠阳 极（螺栓）拧紧在铝制散热器上， 可自然冷却； 平板式晶闸管由两个相互绝缘的散热器夹紧晶闸 管，靠冷风冷却。额定电流大于200 A的晶闸管都 采用平板式外形结构。此外，晶闸管的冷却方式 还有水冷、油冷等。
1.2 晶 闸 管
1.2.1 晶闸管是一种大功率半导体变流器件， 它具有
三个PN结的四层结构，其外形、 结构和图形符号 如图1-4所示。由最外的P1层和N2层引出两个电 极，分别为阳极A和阴极K，由中间P2层引出的电 极是门极G（也称控制极）。
G K
A
K A G
(a)
A
G
P1 N1 P2 N2
J1 J2 J3
A
A
P1
N1
N1
G
P2
P2
N2
K (a)
IA
P NP
V1
R
IG
IC1
IC2
G NP N
V2
EA
S
EC
IK
K (b)
图 1-6 晶闸管工作原理等效电路
当晶闸管阳极承受正向电压，控制极也加正向电压时，
晶体管V2处于正向偏置，EC产生的控制极电流IG就是Ｖ2的基 极电流IB2，V2的集电极电流IC2 =β2 IG 。而IC2 又是晶体管Ｖ1 的基极电流，Ｖ1的集电极电流IC1=β1IC2 =β1β2 IG （ β1和β2分 别是Ｖ1和V2的电流放大系数）。电流IC1又流入V2的基极， 再
I
0
UF
图1-3 功率二极管的伏安特性曲线 (a) 螺栓型； (b) 平板型
1.1.2
1．正向平均电流I F(AV)
功率二极管的正向平均电流I F(AV)是指在规定的管壳温度
和散热条件下允许通过的最大工频半波电流的平均值, 元件标 称的额定电流就是这个电流。实际应用中，功率二极管所流过
的最大有效电流为I，则其额定电流一般选择为