1-1认识晶闸管、双向晶闸管和单结晶体管

1、项目一 内圆磨床主轴电动机直流调速装置的调试与维修1-1认识晶闸管、双向晶闸管和单结晶体管1.能分析晶闸管导通和关断的原理，能认识晶闸管主要类型、参数、功能2.能用万用表测试晶闸管、双向晶闸管和单结晶体管的好坏学习目标1-1-1认识晶闸管提纲一、晶闸管的结构二、晶闸管好坏的简单测试三、晶闸管的导通和关断条件四、晶闸管的工作原理分析五、晶闸管的阳极伏安特性六、晶闸管的主要参数七、晶闸管的型号什么是晶闸管：晶闸管(Thyristor)就是硅晶体闸流管（可控硅SCR），是一种具有开关作用的大功率半导体器件。1957年美国研制出第一只普通晶闸管；实现弱电对强电的控制； 具有体积小、重量轻、损耗小、控制

2、特性好等优点 6一、晶闸管的结构四层PNPN结构：阳极A、阴极K和门极G；封装外形：螺栓型、平板型、塑封型；7图图1-2 1-2 晶闸管的外形、结构和电气图形符号晶闸管的外形、结构和电气图形符号a) a) 外形外形 b) b) 结构结构 c) c) 电气图形符号电气图形符号AAGGKKb)c)a)AGKKGAP1N1P2N2J1J2J3G G如何分辨三个极？如何分辨三个极？89二、晶闸管好坏的简单测试10RAK(K)RKA(K)RAG(K)RGA(K)RGK(K)RKG(K)结论SCR1SCR2总结、之间的正向和反向电阻在几百千欧以上，、之间的正向和反向电阻在几百千欧以上（它们之间有两个P-N

3、结，而且方向相反，因此阳极和控制极正反向都不通）。、之间是一个P-N结，因此它的正向电阻大约在几欧-几百欧的范围，反向电阻比正向电阻要大。 11实践注意：由于晶闸管芯片一般采用短路发射极结构（即相当于在门极与阴极之间并联了一个小电阻）所以正反向阻值差别不大，即使测出正反向阻值相等也是正常的。 12三、晶闸管的导通和关断条件简单描述晶闸管SCR相当于一个半可控的、可开不可关的单向开关。13图图1-3 晶闸管的工作条件的试验电路晶闸管的工作条件的试验电路晶闸管的导通与关断条件的测试14实验顺序实验前灯的情况实验时晶闸管条件实验后灯的情况结论阳极电压a门极电压g导通实验1暗反向反向暗2暗反向零暗3暗

4、反向正向暗1暗正向反向暗2暗正向零暗3暗正向正向亮关断实验1亮正向正向亮2亮正向零亮3亮正向反向亮4亮正向（逐渐减小到接近于零）任意暗实验表明：三种状态：反向阻断状态正向阻断状态正向导通状态SCR一旦导通，门极即失去控制作用。15结论：SCR导通条件： UAK0 同时 UGK0SCR关断的条件：使流过SCR的电流降低至维持电流IH以下。（电流控制型）16四、晶闸管的工作原理分析17RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a)b)图图1-4 1-4 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a) a) 双晶体管模型双晶体管

5、模型 b) b) 工作原理工作原理正反馈使正反馈使SCRSCR饱和导通饱和导通五、晶闸管的阳极伏安特性18正向导通雪崩击穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM正向阻断反向阻断正向转折电压六、晶闸管的主要参数 1. 电压定额1) 正向断态重复峰值电压UDRM在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。2) 反向阻断重复峰值电压URRM 在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。193) 额定电压Utn 。将UDRM和URRM中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值。例如：一晶闸管实测UDRM812V，URR

6、M756V，将两者较小的756V取整得700V，该晶闸管的额定电压为700V。20级别正反向重复峰值电压（V）级别正反向重复峰值电压（V）级别正反向重复峰值电压（V）11008800202000220099002222003300101000242400440012120026260055001414002828006600161600303000770018180021通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压，或：UTn（）UTM (在交流市电中UTM311V)4) 通态平均电压UT(AV) 当晶闸管中流过额定电流并达到稳定的额定结温时，阳极与阴极之间电压降的平均值，

7、称为通态平均电压。（一般1.5V左右）22组别ABCDE通态平均电压（V）UT0.40.4UT0.50.5UT0.60.6UT0.70.7UT0.8组别FGHI通态平均电压（V）0.8UT0.90.9UT1.01.0UT1.11.1UT1.22. 电流定额1)额定电流（通态平均电流）IT(AV)晶闸管额定电流的标定与其他电器设备不同，采用的是平均电流，而不是有效值，又称为通态平均电流。 如额定电流为100A的晶闸管，其允许通过的电流有效值为157A。23实际应用中，应根据电流有效值相同的原则进行换算mT(AV)(1.52)1.57TII24ITm是流过晶闸管中可能出现的最大电流有效值注意注意额

8、定通态电流（ITAV）通用系列为1、3、5、10、20、30、50、100、200、300、400500、600、800、1000A 等规格。有一晶闸管的电流额定值I（TAV）=100A，用于电路中流过的电流波形如图所示，允许流过的电流峰值IM=？分析： I（TAV）=100A的晶闸管对应的电流有效值为IT=1.57 I（TAV） 157A ；波形对应的电流有效值： 考虑2倍的安全预量后得： 25举例：MMItdII6121310AIM3.1921576212)维持电流 IH ：使晶闸管维持导通所必需的最小电流一般为几十到几百毫安，与结温有关，结温越高，则IH越小3) 擎住电流 IL：晶闸管刚

9、从断态转入通态并移除触发信号后， 能维持导通所需的最小电流。 对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的24倍。2627七、晶闸管型号通态平均电压UT（AV）额定电压级别UTn额定通态平均电流IT（AV）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K28晶闸管电压、电流级别额定通态电流（ITAV）通用系列为1、3、5、10、20、30、50、100、200、300、400500、600、800、1000A 等规格。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。（见表-3）通态平均电压（UTAV）等级一般用A I字母表示，

10、由 0.4 1. 2V每 0.1V 为一级。29补充：晶闸管的管耗和散热： 管耗器件两端的电压流过器件的电流 冷却方式：自然冷却（散热片）、风冷（风扇）、水冷 UT(AV) IA1-1-2双向晶闸管提纲一、双向晶闸管二、快速晶闸管三、逆导晶闸管四、光控晶闸管32 一、双向晶闸管 1.双向晶闸管的外形与结构塑封式、螺栓式和平板式。NPNPN五层结构33有两个主电极T1和T2，一个门极G。（G在T1侧）常见的双向晶闸管引脚排列：342.双向晶闸管的测试1）极性测试2）好坏测试35RT1T2(K)RT2T1(K)RT()RGT1()结 论3.双向晶闸管的特性与参数双向晶闸管具有正反向对称的伏安特性曲

11、线。正向部分位于第I象限，反向部分位于第III象限。如所示。 36当VT1VT2时，控制极相对于T2加正脉冲，双向晶闸管正向导通，电流从T1流向T2。当VT2VT1时，控制极相对于T2加负脉冲，双向晶闸管反向导通，电流从T2流向T1。和普通晶闸管的区别：双向晶闸管的主要参数中只有额定电流与普通晶闸管有所不同，其他参数定义相似。双向晶闸管额定电流与普通晶闸管额定电流之间的换算关系37T(RMS)T(RMS)T(AV)45.02IIIn一个100A的双向晶闸管与两个反并联45A的普通晶闸管电流容量相等双向晶闸管导通关断条件38导通条件：（两个条件均满足）主电极与主电极之间加上足够的正向或反向电压门

12、极和主电极之间加足够正向或反向电压关断条件：（两个条件满足一个即可）阳极电流小于维持电流主电极和主电极之间电压降到零 4. 双向晶闸管的触发方式双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加正负电压都能触发。主电压与触发电压相互配合，可以得到四种触发方式：+ 触发、- 触发、+ 触发、- 触发由于双向晶闸管的内部结构原因，四种触发方式中触发灵敏度不相同，以+ 触发方式灵敏度最低，使用时要尽量避开，常采用的触发方式为+ 和- 。 39二、快速晶闸管（Fast Switching ThyristorFST)快速晶闸管（400HZ以上）和高频晶闸管（10kHz以上）；普通晶闸管关断时间数百微秒，快速晶闸管数

13、十微秒，高频晶闸管10s左右；高频晶闸管的不足：电压和电流定额都不易做高；由于工作频率较高，选择通态平均电流时不能忽略其开关损耗的发热效应；40三、逆导晶闸管（Reverse Conducting ThyristorRCT）#晶闸管反并联一个二极管#不具有承受反向电压的能力，一旦承受反向电压即开通。41b)a)UOIKGAIG= 0四、 光控晶闸管（Light Triggered ThyristorLTT）又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。42图图1-10 1-10 光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性a) a) 电气图形符号电气图形符

14、号 b) b) 伏安特性伏安特性光强度强弱b)AGKa)OUAKIA1-1-3单结晶体管提纲一、单结晶体管的结构二、单结晶体管的伏安特性 一、单结晶体管的结构 符号符号:等效电路: B: 半导体T: 特种管，3: 3个电极，第四个数:耗散功率为100mW、300mW、500 mW。国产型号:BT31、BT33、BT35UeUA ：PN结反偏置， 只有很小的反向漏电流 Ue= UA ：Ie， 特性曲线与横坐标交点处 Ue 上升 ：UeUPUbbUD ，单结晶体管导通，该转折点称为峰点P 。IPbbbbbbbbbbbAUUrrUrrrU1221111UD=?二、伏安特性Ue UP：Ie增大 ，rb

15、1急剧下降 ，UA达到最小， Ue也最小 ，达到谷点V。一般为12.5V 。达到UV后，处于饱和导通状态， Ue继续增加时，Ie便缓慢地上升。如果UeUv，管子重新截止。 单结晶体管主要参数:分压比基极电阻Rbb峰点电流IP谷点电流IV谷点电压UV饱和电压UES最大反压UB2E反向电流IEO调变电流IB2耗散功率PB2M50思考1)普通晶闸管导通条件?关断条件?2)如何选择晶闸管的额定电压?3) 如何选择晶闸管额定电流参数？4)双向晶闸管内部结构？几种触发方式？常采用哪种？5)双向晶闸管的额定电流和普通晶闸管的区别？6)快速晶闸管和高频晶闸管的工作频率范围？7)光控晶闸管的基本原理？应用场合？51小结普通晶闸管导通条件是：对晶闸管的阳极和阴极两端加正向电压，同时在它的门极和阴极两端也加适当的正向电压。关断条件是：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。熟悉晶闸管的阳极和门极伏安特性和主要参数，对正确使用和选择元件有着重要的意义。选择晶闸管的额定电压应为元件在电路中可能承受的最大瞬时值电压的23倍。晶闸管为单向可控器件,故其额定电流定义为平均值