10第十章晶闸管 北理考研复习资料 模电课件

(10-1),电子技术,第十章晶闸管及其应用,模拟电路部分,(10-2),第十章晶闸管及其应用,10.1工作原理10.2特性与参数10.3可控整流电路10.4触发电路10.5单结管触发的可控整流电路10.6晶闸管的其它应用10.7晶闸管的保护及其它类型,(10-3),别名：可控硅（SCR)（SiliconControlledRectifier）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。,特点：体积小、重量轻、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）。,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）,此外还可作无触点开关等。,晶闸管（Thyristor）,(10-4),10.1.1结构,A（阳极）,P1,P2,N1,N2,K（阴极）,G（控制极）,10.1工作原理,(10-5),符号,A,K,G,10.1.2工作原理,示意图,(10-6),ig,ig,由二个三极管组成的电路等效,(10-7),G,1.若只加UAK正向电压，控制极不加触发电压，两三极管均不能导通，即晶闸管不通。,导通过程,K,A,T1,T2,(10-8),3.晶闸管导通后，去掉电压UGK，依靠正反馈，晶闸管仍维持导通状态；,4.晶闸管截止的条件：,(10-9),（1）晶闸管具有单向导电性。,若使其关断，必须降低UAK或加大回路电阻，把阳极电流减小到维持电流以下。,正向导通条件：A、K间加正向电压，G、K间加触发信号。,晶闸管的工作原理小结,（2）晶闸管一旦导通，控制极失去作用。,(10-10),10.2.1特性,IG1=0A,IG2,IG3,正向,反向,导通后管压降约1V,额定正向平均电流,维持电流,10.2特性与参数,(10-11),正向特性：在阳极和阴极间加正向电压。,UDSM：断态不重复峰值电压，又称正向转折电压。,随UAK的加大，阳极电流逐渐增加。当U=UDSM时，PN结N1P2反向极击穿，晶闸管自动导通。正常工作时，UAK应小于UDSM。,控制极开路时：PN结P1N1、P2N2正向偏置，N1P2反向偏置，晶闸管截止。,(10-12),随反向电压的增加，反向漏电流稍有增加，当U=URSM时，反向极击穿。正常工作时，反向电压必须小于URSM。,反向特性：在阳极和阴极间加反向电压。,这时PN结P1N1、P2N2反向偏置，N1P2正向偏置，晶闸管截止。,URSM：反向不重复峰值电压。,(10-13),1.UDRM：断态重复峰值电压,晶闸管耐压值。一般取UDRM=80%UDSM。普通晶闸管UDRM为100V-3000V,10.2.2主要参数,(10-14),控制极断路时，可以重复作用在晶闸管上的反向重复电压。一般取URRM=80%URSM。普通晶闸管URRM为100V-3000V）,2.URRM：反向重复峰值电压,(10-15),ITAV含义,3.ITAV：通态平均电流,环境温度为40。C时,在电阻性负载、单相工频正弦半波、导电角不小于170o的电路中，晶闸管允许的最大通态平均电流。普通晶闸管ITAV为1A-1000A。）,(10-16),额定通态平均电流即正向平均电流（IF）。,通用系列为：,1、5、10、20、30、50、100、200、300、400500、600、800、1000A等14种规格。,(10-17),4.UTAV：通态平均电压,6.UG、IG：控制极触发电压和电流,管压降。在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，晶闸管阳、阴两极间的电压平均值。一般为1V左右。,5.IH：最小维持电流,在室温下，控制极开路、晶闸管被触发导通后，维持导通状态所必须的最小电流。一般为几十到一百多毫安。,在室温下，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15V，IG为几十到几百毫安。,(10-18),晶闸管型号,通态平均电压（UAVT）,额定电压级别（UDRM）,额定通态平均电流（ITAV）,晶闸管类型P-普通晶闸管K-快速晶闸管S-双向晶闸管,晶闸管,(10-19),晶闸管电压、电流级别：,额定通态电流（ITAV）通用系列为,1、5、10、20、30、50、100、200、300、400500、600、800、1000A等14种规格。,额定电压（UDRM）通用系列为：,1000V以下的每100V为一级，1000V到3000V的每200V为一级。,通态平均电压（UTAV）等级一般用AI字母表示：,由0.41.2V每0.1V为一级。,(10-20),10.3.1单相半波可控整流电路,一、电阻性负载,1.电路及工作原理,10.3可控整流电路,u20时，加上触发电压uG，晶闸管导通。且uL的大小随uG加入的早晚而变化；u2R时，ILAV在整个周期中可近似看做直流。,(10-36),4.晶闸管的选择,晶闸管电压（1.52）U2M,(2)晶闸管中的电流,有效值:,平均值:,(10-37),10.3.2单相全波可控整流电路,一、电阻性负载桥式可控整流电路,T1、T2-晶闸管,D1、D2-二极管,(10-38),u20时的导通路径（UG加入后）：,u2(A),T1,RL,D2,u2(B),1.电路及工作原理,(10-39),T2,RL,D1,u2(A),u2(B),u20时导通路径：,(10-40),2.工作波形,(10-41),3.输出电压及电流的平均值,(10-42),例：桥式可控整流电路中，U2=220V，RL=3,可控硅控制角=15180，求输出电压平均值UL的调节范围，以及可控硅（包括二极管）的电流平均值的最大值和承受的最大反向电压。,=191/3=64A,承受的最高反向电压:,(10-43),二、电感性负载桥式可控整流电路,该电路加续流二极管后电路工作情况以及负载上的电流、电压和电阻性负载类似，请自行分析。,(10-44),两种常用可控整流电路的特点,电路特点,1.该电路只用一只晶闸管，且其上无反向电压。,2.晶闸管和负载上的电流相同。,(10-45),T1,T2,D1,D2,u2,uL,R,L,电路特点,1.该电路接入电感性负载时，D1、D2便起续流二极管作用。,2.由于T1的阳极和T2的阴极相连，两管控制极必须加独立的触发信号。,电路二：,(10-46),带反电动势负载的可控整流电路,1.该电路的工作过程。,2.画出uL、iL的工作波形。,(10-47),10.4.1单结晶体管工作原理,10.4触发电路,(10-48),工作原理：,当uEUA+UF=UP时,PN结反偏，iE很小；,当uEUP时,PN结正向导通,iE迅速增加。,(10-49),10.4.2单结晶体管的特性和参数,负阻区,uEUP时单结管导通,(10-50),(10-51),1.UEUP时单结管导通。,(10-52),10.4.3单结晶体管振荡电路,一、振荡过程分析,(10-53),1.uE=uCUP时，单结管不导通，uo0。,R1、R2是外加的，不同于内部的RB1、RB2。前者一般取几十欧几百欧；RB1+RB2一般为215千欧。,此时R1上的电流很小，其值为：,(10-54),2.随电容的充电，uC逐渐升高。当uCUP时，单结管导通，uo=UP-UF。然后电容通过R1放电，当放电至ucUV时，单结管重新关断，使uo0。R1上便得到一个脉冲电压。,R2起温度补偿作用,UP、UV-峰点、谷点电压,UF-PN结正向导通压降,(10-55),*二、振荡周期与脉冲宽度的计算,T振荡周期；tw脉冲宽度。,设T1=T-tw,uC上升阶段：,t=T1时，uC=UP,(10-56),因为UVUT1时，控制极相对于T2加负脉冲，晶闸管反向导通，电流从T2流向T1。,双向晶闸管内部工作原理的详细分析，请参阅有关资料。,(10-91),二、可关断晶闸