第8.1讲晶闸管.doc

滁州职业技术学院教案课 题： 8.1 晶闸管教学目的：1理解晶闸管的工作原理。2掌握晶闸管交流调压电路的调压原理。3. 了解单结管振荡电路的工作原理。教学重点： 理解晶闸管的工作原理。教学难点：掌握晶闸管交流调压电路的调压原理。教学方法：讲授课 时：2教学过程：1组织教学： 维持秩序,清点人数.2课题导入：本节内容简介 晶闸管 简单电阻电路分析8.1 晶闸管8.1.1 晶闸管结构及其特性1. 晶闸管的结构（1）结构、外型及符号： （a）结构图 （b）螺栓型 （c）塑封型 （d）图形符号图1晶闸管结构、外型及符号（2）引脚：晶闸管是由三个PN结组成的半导体器件，它有三个电极：由外层P区引出的电极称为阳极A、外层N区引出的电极称为阴极K、中间P区引出的电极称为控制极G（又称门极）。2. 晶闸管的工作原理（1）晶闸管加阳极负电压UA时，（即阳极接电源负极，阴极接电源正极），因为至少有1个PN结反偏截止，只能通过很小的反向漏电流，故晶闸管截止。此时，晶闸管的状态称为反向阻断状态。（2）晶闸管加阳极正电压UA时（即阳极接电源正极，阴极接电源负极），若控制极不加电压，仍有1个PN结反偏截止，只有很小的正向漏电流，故晶闸管仍然截止。此时，晶闸管的状态称为正向阻断状态。（3）晶闸管加阳极正电压UA，同时也加控制极正电压UG（即控制极接电源的正极，阴极接电源的负极），则V1、V2两个三极管都满足放大条件。在UG作用下，产生控制极电流IG，为V2管提供基极电流IB2，IB2经 V2放大后形成集电极电流IC22IB22IG；IC2就是V1管的基极电流IB1，IB1经V1管放大后，产生较大的集电极电流IC1，IC11IB112IG，这个电流又流回V1管的基极，再进行放大。这个正反馈过程如此循环往复，使V1和V2的电流迅速增大，从而进入饱和导通状态，即晶闸管由截止状态转变为导通状态。晶闸管导通后，如果撤掉控制极电压，由于IC1远大于IG，故V2仍有较大的基极电流进入放大循环，使晶闸管继续导通。因此，UG只起触发作用，一经触发后，晶闸管就不受UG控制。控制极电压UG称为触发电压。一般选用正脉冲电压做触发电压，它必须有足够的电压、电流值和足够的脉冲宽度，才能保证可靠触发。晶闸管导通时，管压降约为1V。晶闸管导通后，性能与二极管相同。（4）要使导通的晶闸管截止，必须将阳极电压降至零或为负，使晶闸管阳极电流降至维持电流IH以下。维持电流指维持上述正反馈过程所需的最小电流，具体定义见晶闸管的主要参数。综上所述，可得如下结论： 晶闸管与硅整流二极管相似，都具有反向阻断能力，但晶闸管还具有正向阻断能力，即晶闸管正向导通必须具备一定的条件，即：阳极加正向电压，同时控制极也加正向触发电压。 晶闸管一旦导通，控制极即失去控制作用。要使晶闸管重新关断，必须做到以下两点之一：一是将阳极电流减小到小于维持电流IH；二是将阳极电压减小到零或使之反向。3. 晶闸管电压电流特性图 2 晶闸管电压电流特性曲线8.1.2 晶闸管的主要参数1. 电压参数（1） 正向阻断峰值电压UDRM正向阻断峰值电压UDRM （又称断态重复峰值电压）指：控制极断开时，允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压，一般比UBO低100V。（2） 反向阻断峰值电压URRM反向阻断峰值电压URRM （又称反向重复峰值电压）指：允许重复加在晶闸管上的反向峰值电压，一般比UBR低100V。（3） 额定电压UD通常把UDRM 和URRM中较小的一个值称作晶闸管的额定电压UD。（4） 通态平均电压UT(AV)通态平均电压UT(AV) 指：在规定的环境温度和标准散热条件下，当正向通过正弦半波额定电流时，阳极与阴极间的电压在一个周期内的平均值，习惯上称为导通时的管压降。这个电压当然越小越好，一般为0.4V1.2V。2. 电流参数（1） 通态平均电流IT(AV)通态平均电流IT(AV)简称正向电流，指在标准散热条件和规定环境温度下（不超过40），允许通过工频（50Hz）正弦半波电流在一个周期内的最大平均值。（2） 维持电流IH维持电流IH指：在规定的环境温度和控制极断路的情况下，维持晶闸管继续导通时需要的最小阳极电流。它是晶闸管由通转断的临界电流，要使导通的晶闸管关断，必须使它的正向电流小于IH。8.1.3 晶闸管的应用1晶闸管交流调压电路（1）电路图： （a） 电路图 （b） 波形图图 3 晶闸管交流调压（2）调压原理： 电源电压ui的正半周，在t1时刻（t1 ，称为控制角）将触发脉冲加到V2管的控制极，V2管被触发导通，此时V1管承受反向电压而截止。当电源电压ui过零时，V2管自然关断。 电源电压ui的负半周，在t2时刻（t2180）将触发脉冲加到V1管的控制极，V1管被触发导通，此时V2管承受反向电压而截止。当电源电压ui过零时，V1管自然关断，负载上获得的电压波形如图（b）阴影部分所示，调节控制角便可实现交流调压。2. 触发电路（1） 单结管的结构与特性 单结管结构、图形符号和等效电路 （a） 结构 （b）图形符号 （c）等效电路图 4 单结管结构、图形符号和等效电路 电压电流特性 图 5 单结管的电压电流特性 特点：A）当发射极电压等于峰点电压UP时，单结管导通。导通之后，当发射电压减小到UEUV时，管子由导通变为截止。一般单结管的谷点电压在25V。B） 单结管的发射极与第一基极之间的RB1是一个阻值随发射极电流增大而变小的电阻，RB2则是一个与发射极电流无关的电阻。C）不同的单结管有不同的UP和UV。同一个单结管，若电源电压UBB不同，它的UP和UV也有所不同。在触发电路中常选用UV低一些或IV大一些的单结管。3. 单结管振荡电路（1）电路图： （a）电路图 （b）波形图图 6 单结管振荡电路及波形（2）电路分析：当合上开关S后，电源通过R1、R2加到单结管的两个基极上，同时又通过RP、R向电容器C充电，uC按指数规律上升。在uCUP时，单结管截止，R1两端输出电压近似为0。当uC达到峰点电压UP时，单结管的E、B1极之间突然导通，电阻RB1急剧减小，电容上的电压通过RB1、R1放电，由于RB1、R1都很小，放电很快，放电电流在R1上形成一个脉冲电压uo。当uC下降到谷点电压UV时，E、B1极之间恢复阻断状态，单