电力电子晶闸管

1、2.3半控型器件晶闸管全称晶体闸流管，又称可控硅整流器（SCR）。1、晶闸管的结构与工作原理晶闸管结构图、双晶体管模型图、工作原理图和符号图如图1所示，晶闸管的管芯是P1N1P2N2四层半导体，形成3个PN结J1、J2和J3。可等效为PNP和NPN两个三极管。图1晶闸管结构图、双晶体管模型图、工作原理图和符号图品闸管的工作原理是：门极电流lGTTb2fTc2（Ibi）tdciTTkT,阳极A、阴极K饱和导通。2、晶闸管工作特点是：（ 1）承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。（ 2）承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。（ 3）晶闸管一旦导通，门极就失去

2、控制作用。（ 4）要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。3、闸管静态特性晶闸管静态V-I特性曲线图如图2所示。图2晶闸管静态V-I特性曲线图（ 1） 正向特性：IG=0时，器件两端施加正向电压，只有很小的正向漏电流，为正向阻断状态。正向电压超过正向转折电压Ubo,则漏电流急剧增大，器件开通。随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。晶闸管本身的压降很小，在iV左右。（ 2） 反向特性：反向特性类似二极管的反向特性。反向阻断状态时，只有极小的反相漏电流流过。4、动态特性晶闸管的开通和关断过程波形如图3所示。图3晶闸管的开通和关断过程波形（1）开通过程：延迟时间td:0.5

3、1.5s。上升时间tr:0.53s。开通时间tgt:以上两者之和，tgt=td+tr。（2）关断过程：反向阻断恢复时间trr,正向阻断恢复时间tgr,关断时间tq是以上两者之和tq=trr+tgr。普通晶闸管的关断时间约几百微秒。5、晶闸管的主要参数（1）电压定额断态重复峰值电压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。反向重复峰值电压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。通态(峰值)电压Ut：晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。(2)电流定额通态平均电流IT(AV)：在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳

4、定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其为额定电流参数。使用时应按有效值相等的原则来选取晶闸管。维持电流IH：使晶闸管维持导通所必需的最小电流。擎住电流IL：晶闸管刚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。浪涌电流ITSM：指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。(3)动态参数除开通时间tgt和关断时间tq外，还有以下几个参数：断态电压临界上升率du/dt：指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率。电压上升率过大，使充电电流足够大，

5、就会使晶闸管误导通。通态电流临界上升率di/dt：指在规定条件下，品闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。6、晶闸管的触发电路(1)触发电路要求晶闸管的触发电路作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。晶闸管触发电路应满足下列要求：(a)脉冲的宽度应保证品闸管可靠导通；触发脉冲应有足够的幅度。(b)不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内。(c)有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。理想的晶闸管触发脉冲电流波形如图4所示。图4理想的晶闸管触发脉冲电流波形t1t2脉冲前沿上升时间(<1s)。t1t3强脉宽度。IM强脉冲幅值(3IGT5IGT)。t1t4脉冲宽度。I脉冲平顶幅值(1.5IGT2IGT)。(2)晶闸管触发电路如图5所示。VT构成脉冲放大环节。脉冲变压器TM和附属电路构成脉冲输出环节。?VT导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉冲。VD1回流（或续流）二极管；VD2整流（或检波）二极管；VD3是保护二极管，当脉冲变压器反相输出时，使加到门极和阴极反相电压小于0.7V。电路中电阻的作用是限流。电容的作用是加大初始电流以加速晶闸管导通，也称加速电容。图5常见的晶闸管触发电路7、晶闸管的派生