晶闸管
53页1、第20章 晶闸管及其应用,20.1 晶闸管,20.2 可控整流电路,20.3 晶闸管的保护,20.4 单结晶体管触发电路,20.5 应用举例,本章要求,1.了解晶闸管的基本结构、工作原理、特性和主要参数。 2. 理解可控整流电路的工作原理、掌握电压平均值与控制角的关系。 3. 了解单结晶体管及其触发电路的工作原理。,第20章 晶闸管及其应用,晶闸管 (Silicon Controlled Rectifier)晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功 率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域 扩展到强电领域。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,主要用于整流、逆变、 调压及开关等方面。,体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、 容量大(正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏)。,20.1 晶闸管,20.1.1 基本结构,G,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。,(c) 结构,(a) 外形,晶闸管的外形、结构及符号,晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合,20.1.2 工作原理,A,在极短时间内使两个三极管均
2、饱和导通,此过程称触发导通。,形成正反馈过程,K,G,EA 0、EG 0,EG,晶闸管导通后,去掉EG , 依靠正反馈,仍可维持导通状态。,20.2.2 工作原理,G,EA 0、EG 0,K,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。,晶闸管关断的条件:,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。,正向特性,反向特性,IG2 IG1 IG0,正向转折电压,反向转折电压,正向平均电流,维持电流,20.1.3 伏安特性,20.1.4 主要参数,UFRM:,正向重复峰值电压(晶闸管耐压值) 晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。 一般取UFRM = 80% UB0 。 普通晶闸管 UFRM 为100V 3000V,如果正弦半波电流的最大值为Im, 则,普通晶闸管IF为1A 1000A。,UF: 通态平均电压(管
3、压降)在规定的条件下,通过正弦半波平均电流时,晶闸管阳、阴极间的电压平均值。一般为1V左右。,IH: 维持电流在规定的环境和控制极断路时,晶闸管维持导通状态所必须的最小电流。一般IH为几十 一百多毫安。,UG、IG:控制极触发电压和电流室温下,阳极电压为直流6V时,使晶闸管完全导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。一般UG为1到5V,IG为几十到几百毫安。,晶闸管型号及其含义,导通时平均电压组别 共九级, 用字母AI表示0.41.2V,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),如KP5-7表示额定正向平均电流为5A,额定电压为700V。,20.2 可控整流电路,20.2.1 单相半波可控整流1. 电阻性负载,(1) 电路,u 0 时: 若ug = 0,晶闸管不导通,,u 0 时: 晶闸管承受反向电压不导通,uo = 0, uT = u ,故称可控整流。,控制极加触发信号,晶闸管承受正向电压导 通,,(2) 工作原理,t1,u 0时:,O,接电阻负载时 单相半波可控整流电路电压、电流波形,动画,控制角,t1,O,t2,2,导通角,(3)工作波形,
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