晶闸管课件.

晶闸管应用
可控整流
在实际生产中，很多设备需要大小可调的直流电， 例如， 电解、电镀、电焊等设备。由晶闸管组成的 可控整流电路可以把交流电变成直流电，达到直流 io 电源输出电压可调的目的。 a 1.电路 + T2 T1 + 两桥臂为晶闸管， + + uo u2 另两个为二极管， R L u1 – – 故为单相半控桥式 _ – D1 D2 整流电路。 b
复习：

1.普通二极管的结构？
1.1图形符号（右图）

1.2结构特点：
P N
（1）一个 （2）两个
PN结
电极
特性：单向导电性
2.常用的二极管有那些？
整流二极管、检波二极管、发光二极管、
光电二极管（光敏二极管）……
3.图形符号知识点复习。
？？？
整流二极管
光电二极管
发光二极管
晶闸管(可控硅SCR)
K
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
晶闸管工作原理
A
形成正反馈过程
β 1β 2 iG
T1
R
G
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
在极短时间内使两个 三极管均饱和导通，此 过程称触发导通。
晶闸管的主要用途有： (1) 可控整流。把交流电变换为大小可调的直流 电称为可控整流。例如，直流电动机调压调速，电 解、电镀电源均可采用可控整流供电。 (2) 有源逆变。有源逆变是指把直流电变换成与 电网同频率的交流电，并将电能返送给交流电源。例 如, 目前采用的高压输电工程，将三相交流电先变换 成高压直流电，再进行远距离的输送，到目的地后， 再利用有源逆变技术把直流电变成与当地电网同频率 的交流电供给用户。 (3) 交流调压。 交流调压是指把不变的交流电压 变换成大小可调的交流电压。例如，用于灯光控制、 温度控制及交流电动机的调压调速。
应用领域：
整流（交流→直流） 逆变（直流→交流） 变频（交流→交流） 斩波（直流→直流）
晶闸管结构
晶闸管是具有三个PN 结的四层结构, 其外形、 结构及符号如图。 A A 阳极
P1
四 层 半 导 体
三 个
PN
N1 P2 N2
(c) 结构 K 阴极
结
GG 控制极
G K
(a) 外形 (b) 符号
晶闸管型号及其含义 K P 导通时平均电压组别Hale Waihona Puke Baidu共九级, 用字母A~I表示0.4~1.2V 额定电压,用百位或千位数表示 取UFRM或URRM较小者 额定正向平均电流(IF) 普通型 （晶闸管类型） P--普通晶闸管
晶闸管又称可控硅，是硅晶体闸流管的简称。 是一种大功率半导体器件，出现于70年代。它的出 现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。利用 其整流可控特性可方便地对大功率电源进行控制和 变换。它具有体积小、重量轻、耐压高、容量大、 无噪声、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、 正向耐压达数千伏）。 晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性， 但它的导通时间是可控的（可控硅），主要用于整 流、逆变、调压及开关等方面。它有普通型、双向 型和可关断型等。使用维护简单、控制灵敏等优点， 所以在生产上得到了广泛的应用。
+ –
b u
T1
T2
RL
D1
D2
+ + uo – –
此时，T1和D2均承受反向电压而截止。
3.工作波形
u2
π+α
2 O uO为一个 α 不完整的全 uG 波脉动电压， t O 它相当于从 u O 完整的脉动 t 电压上切去 α θ 了α前的一块。 α 越大，uO平均值越小。 α为在正向阳极作用下开始导通的 角度，称为控制角。 α =0即为交流开关。
2.工作原理
(a)电压u 为正半周时
T1和D2承受正向 电压。 T1控制极加触 发电压, 则T1和D2导 通，电流的通路为 a T1 RL D2
io a
+ –
b b u
T1
T2 RL
D1
D2
+ + uo – –
T1、T2 晶闸管 D1、D2晶体管
此时，T2和D1均承受反向电压而截止。
io (b)电压u 为负半周时 T2和D1承受正向 电压。 T2控制极加触 发电压, 则T2和D1导 通，电流的通路为 b T2 RL D1 a a
晶闸管导通条件
1. 晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向 电压。 2. 晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向 电压或正向脉冲(正向触发电压)。 晶闸管导通后，控制极便失去作用。 依靠正反 馈，晶闸管仍可维持导通状态。
晶闸管关断条件
1. 必须使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应 不能维持。 2. 将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极 间加反相电压。
(4) 变频器。 把某一频率的交流电变换成另一 频率的交流电的设备称为变频器。例如, 晶闸管中 频电源、 停电电源（ UPS ）、异步电动机变频调 速中均含有变频器。
(5) 无触点功率开关。用晶闸管可组成无触点功 率开关取代接触器、继电器，适用于操作频繁的场合。 例如，可用于控制电动机的正反转和防爆、 防火的 场合。 晶闸管包括普通晶闸管、双向晶闸管、 速晶闸 管、可关断晶闸管、光控晶闸管和逆导晶闸管等。
θ为晶闸管在一个周期内导通的范围，称为导通角。
t
4.输出电压及电流的平均值 π
1 1 cosα U ο 2U 2 sin t d( t ) 0.9U 2 πα 2 UO IO RL
晶闸管 如KP5-7表示额定正向平均电流为5A,额定电压为700V。
S --双向晶闸管
晶闸管是用硅材料制成的半导体器件，它有三 种结构形式： 螺栓式、平板式和塑料封装式。平板 式又分为风冷平板式和水冷平板式。
K G V K A (a) G A 图形 符号 图 1 0-1 G G K A A (b) (c) (d) G A K
i B 2 iG
K EA > 0、EG > 0
晶闸管导电实验
（1）晶闸管截止时， ＋ 若uA>0, uG≤0，晶闸管 S EA 仍然 截止； － （2）晶闸管截止时， EG 若uA>0, uG>0,晶闸管由 － ＋ 截止变为导通； （3）晶闸管导通时，若uA>0, uG≤0，晶闸管仍然 导通； （4）晶闸管导通后，若uA≤0，或者阳极iA小于某 一很小的电流IH（称为维持电流）时，晶闸管由导 通变为截止。