2晶闸管教师习题20190306

1、教师习题20190306一、填空题1、晶闸管（Thyristor）：又称晶体闸流管，可控硅整流器（SCR）, 1956年美国贝 尔实验室（Bell Lab）发明了晶闸管，1957年美国通用电气公司（GE）开发出第 一只品闸管产品，1958年商业化，开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭 新时代，晶闸管20世纪80年代以来，开始被性能更好的（全控型）全控型器件 取代。2、能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位 晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型一一（普通晶闸管），广义上讲，晶闸管 还包括其许多类型的派生器件（如：双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等） 3、晶闸管的结构

2、外形有（螺栓型）和（平板型）两种封装，引出阳极A、阴极K 和门极（控制端）G三个联接端，对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散 热器紧密联接且安装方便，平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。二、简答题1、为什么说SCR是一种电流控制型的电力电子器件：晶闸管基本工作特性归纳：承受反向电压时（U 0，I 0才能开通）；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；要使晶闸管关断，只 GK能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值（维持电流）以下。从这个角度可以 看出，SCR是一种电流控制型的电力电子器件三、名词解释：晶闸管开通过程1、延迟时间1：门极电流阶跃时刻开始到阳极电流上升到稳态值的10%的时间

3、2、上升时间九阳极电流从10%上升到稳态值的90%所需的时间3、开通时间t ：以上两者之和，t =t +1普通晶闸管延迟时间为0.51.5四，上 升时间为0.53即关断过程4、反向阻断恢复时间t ：正向电流降为零到反向恢复电流衰减至近于零的时间5、正向阻断恢复时间t :晶闸管要恢复其对正向电压的阻断能力还需要一段时 间在正向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管施加正向电压，晶闸管会重新正向导 通实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间的反向电压，使晶闸管充分恢复其对正 向电压的阻断能力，电路才能可靠工作6、关断时间t ： t与t之和，即 t = t +1普通晶闸管的关断时间约几百微秒，这是设计反向电压设

4、计时间的依据四、看图分析（一）、看教材图2-3分析1、当SCR的阳极和阴极电压，时，无论门极G是否有电流，SCR始 终处于关断状态；当 时，只要门极没有电流三一，SCR仍然处 于关断状态；说明SCR没有门极电流触发时，具有正向阻断能力；当满足三。，条件时可以导通。SCR 一旦导通，此时去掉E （即再令），白炽灯仍保持点亮，说G明SCR仍保持导通状态。导通后SCR的管压降为1V左右，主电路中的电 流IA由白炽灯内阻、Rw和EA的大小决定。在IA逐渐降低（通过调整Rw）至某一个小数值时，刚刚能够维持SCR导 通;此时如果继续降低IA，则SCR会关断，该小电流称为SCR的维持电流。4、晶闸管承受反向

5、电压时（UAK 0， IGK 0才能开通）；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；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（维持电流）以下，从这个角度可以看 出，SCR是一种电流控制型的电力电子器件。5、晶闸管的工作机理，在分析SCR的工作原理时，常将其等效为两个晶体管V1 和V2串级而成。其工作过程如下：UGK0 一 产生 IG - V2 通一产生 IC2 - V1 通一 IC1/ 一 IC2 / 一出 现强烈的正反馈，G极失去控制作用，V1和V2完全饱和，SCR饱和导通。晶闸 管导通后，即使去掉门极电流，仍能维持导通。（二）、看教材图2-4分析晶闸管的工作机理在分析SCR的

6、工作原理时，常将其等效为两个晶体管V1和 V2串级而成。其工作过程如下：U 0 一产生I - V通一产生I 一 V1通一 I / 一 I / 一出现强烈的正反馈，G极失去控制作用，X和V2完全饱和，SCR饱和导通。晶闸管导通后，即使去掉门极电流，仍能维持导通。（三）、看教材图2-5分析 晶闸管的静态伏安特性 第I象限的是正向特性有阻断状态和导通状态之分。在正向阻断状态时，晶闸管的伏安特性是一组 随门极电流的增加而不同的曲线簇。当IG足够大时，晶闸管的正向转折电压很小，可以看成与一般二极管一样 第III象限的是反向特性晶闸管的反向特性与一般二极管的反向特性相似。门极I =0时，器件两端 G施加正

7、向电压，为正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即正向转折电压U，则漏电流急剧增大，器件开通。 bo随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿，晶闸管本身的压降很小，在1V左右导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则品闸管又回到正向阻断状态。I称为维持电流。H晶闸管上施加反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性晶闸管的门极G触发电流从门极流入晶闸管，从阴极K流出阴极K是晶闸管主电路与控制电路的公共端门极G触发电流也往往是通过触发电路在门极G和阴极K之间施加触发电压而产生的晶闸管的门极G和阴极K之间是P

8、N结J，其伏安特性称为门极伏安 3特性。为保证可靠、安全的触发，触发电路所提供的触发电压、电流和功率应限制在可靠触发区。五、品闸管主要参数解释.额定电压1）断态重复峰值电压UDRM：在门极断路而结温为额定值时，允许重复正向加在 器件上的正向峰值电压,一般为正向转折电压的80%。2）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，一般为反向击穿电压的80%。3）通态（峰值）电压UTM 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（一般为2V）。4）晶闸管的额定电压：通常取晶闸管的UD.和URRM中较小的标值作为该器 件的额定电压。选用时，额定电压

9、要留有一定裕量，一般取额定电压为正常工作 时晶闸管所承受峰值电压23倍。.额定电流1）通态平均电流（额定电流）I :晶闸管在环境温度为40OC和规定的 冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许连续流过的单相工频正弦半波电 流的最大平均值。使用时应按实际电流与通态平均电流有效值相等的原则来选取 晶闸管额定电流。实际使用时应留一定的裕量，一般取1.52倍。1）、对于一只额定电流（通态平均电流）I=100A的晶闸管，允许的电流有效值应该为157A（考虑正弦半波波形系数K=有效值T/平均值DT=1.57）。对于特定电流波形，其有效值和平均值的比值成为波形系数K= I /1AV， 按有效值相等原则选择

10、晶闸管时遵循：当三个不同的电流波形，分别流经额定电 流为ITAV= 100A的晶闸管时，其允许的电流平均值为IAV不同。这时100A的器 件只能当作70A （平均值）使用，只能当作90A （平均值）使用.只能当作140A （平 均值）使用2）维持电流I 晶闸管处于通态时，使晶闸管维持导通所必需的最小电流 H一般为几十到几百毫安，与结温有关，结温越高，则I越小H3）擎住电流I 晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持 L导通所需的最小电流，对同一品闸管来说，通常I约为I的24倍 LH4）浪涌电流I 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（1）晶

11、闸管的开通时间才与关断时间才|开通与关断时间的含义如前所述 gtq（2）断态电压临界上升率d/由：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。（2）通态电流临界上升率di/dt:指在规定条件下，晶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，则晶闸管刚一开通，便会有很大的电流集中在门极附近的小区域内，从而造成局部过热而使晶闸管损坏六、晶闸管触发导通和可靠关断的条件是什么？1、触发导通条件：U冰0，U0K0（或10K0），并有足够的触发功率。一旦器件导通，门极电流就不再具有控制作用。因此，门极触发电流可用脉冲电流，无需用直流。2、晶闸管的关断方法：自然关断：在导通期间，如果要求器件返回到正向阻断状态，必 须令门极电流为零，且将阳极电流降低到一个称为维持电流的临界极限值以下，并保持一段时间。强迫关断：通过加一反向电压UA 0，并保持一段时间使其关断。在实际电路中是采用阳极电压反向、减小阳极电压、增大回路阻抗等方式，使阳极电流小于维持电流，使晶闸管关