晶闸管构造和工作原理课件

普通高中课程标准实验教科书通用技术选修１第四章电子控制系统的执行部件普通高中课程标准实验教科书通用技术选修１第四章电子控1第三节晶闸管的构造和工作原理晶闸管构造及电路符号晶闸管应用晶闸管特性参数晶闸管工作原理第三节晶闸管的构造和工作原理晶闸管构造及电路符号晶闸管应用2第三节晶闸管的构造和工作原理一、晶闸管的构造及电路符号晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管别名：可控硅整流器（SiliconControlledRectifierSCR）

1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管。

1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。

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，使半导体器件的应用由弱电领域扩展到强电领域。第三节晶闸管的构造和工作原理一、晶闸管的构造及电路符号3外形第三节晶闸管的构造和工作原理外形第三节晶闸管的构造和工作原理4G控制极K阴极

A阳极四层半导体三个

PN

结第三节晶闸管的构造和工作原理P1P2N1N2G控制极K阴极A阳极四层半导体三第三节晶闸管5akg符号第三节晶闸管的构造和工作原理akg符号第三节晶闸管的构造和工作原理6试验探究现象：开关S断开，灯泡不亮；开关S闭合，灯泡不亮。反向阻断sakgUgLUa_+第三节晶闸管的构造和工作原理二、晶闸管的工作原理试验探究现象：开关S断开，灯泡不亮；开关S闭合，灯泡不亮。反7试验探究现象：开关S断开，灯泡不亮。正向阻断sakgUgLUa_+第三节晶闸管的构造和工作原理试验探究现象：开关S断开，灯泡不亮。正向阻断sakgUgLU8试验探究现象：开关S闭合，灯泡亮。触发导通_sakgUgLUa+第三节晶闸管的构造和工作原理试验探究现象：开关S闭合，灯泡亮。触发导通_sakgUgLU9试验探究现象：开关S断开，灯泡亮。导通后控制极失控_sakgUgLUa+第三节晶闸管的构造和工作原理试验探究现象：开关S断开，灯泡亮。导通后控制极失控_sakg10原理分析PPNNNPagkgkP1P2N1N2a第三节晶闸管的构造和工作原理原理分析PPNNNPagkgkP1P2N1N2a第三节晶闸11aPPNNNPgkßi

gkagT1T2i

gßßig第三节晶闸管的构造和工作原理aPPNNNPgkßigkagT1T2igßßig第三节12UAK

>0

、UGK>0时T1导通ib1

=i

giC1=ig=ib2ic2=ßib2=

ig=ib1T2导通形成正反馈晶闸管迅速导通；T1进一步导通晶闸管导通后，去掉触发电压，依靠正反馈，晶闸管仍维持导通状态，控制极失去作用。第三节晶闸管的构造和工作原理UAK>0、UGK>0时T1导通ib1=igiC13探究第三节晶闸管的构造和工作原理观察下面的电路，当控制极失控，如何使灯泡灭掉。sakgUgLUa+－探究第三节晶闸管的构造和工作原理观察下面的电路，当控制极失14第三节晶闸管的构造和工作原理方法1：在输出电路中增加开关S，当断开开关时，灯泡灭掉。sakgUgLUa+s－第三节晶闸管的构造和工作原理方法1：在输出电路中增加开关S15第三节晶闸管的构造和工作原理方法2：在输出电路中增加开关滑变电阻，当电路中电流减小到一定程度时，晶闸管截止。sakgUgLUa+R－第三节晶闸管的构造和工作原理方法2：在输出电路中增加开关滑16小结11.晶闸管具有单向导电性2.晶闸管导通必须同时具备两个条件：(1)

晶闸管阳极电路加正向电压。(2)

控制极电路加适当的正向触发电压（以小控大）。3.晶闸管截止必须具备下列条件之一即可：(1)

在阳极和阴极间加反向电压。(2)

降低正向电压，减小流经晶闸管的电流。第三节晶闸管的构造和工作原理小结11.晶闸管具有单向导电性2.晶闸管导通必须同时具备两个17比较晶闸管和二极管的工作状态状态反向阻断正向阻断正向导通控制极关断晶闸管二极管器件是是是否控制极触发导通是控制极关断，继续导通否马上行动第三节晶闸管的构造和工作原理比较晶闸管和二极管的工作状态状态反向阻断正向阻断正18

1.电压参数(1)正向阻断峰值电压UDRM正向阻断峰值电压UDRM，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.

(2)反向阻断峰值电压UDRM反向阻断峰值电压UDRM，指允许重复加在晶闸管上的反向峰值电压。(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。

(4)通态平均电压UT(AV)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0.4V~1.2V。第三节晶闸管的构造和工作原理三、晶闸管的特性参数1.电压参数(1)正向阻断峰值电压UDRM正向阻断峰值电192.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40oC)，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。第三节晶闸管的构造和工作原理2.电流参数(1)通态平均电流IT(AV)通态平均电20晶闸管型号通态平均电压（UTAV）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K第三节晶闸管的构造和工作原理晶闸管型号通态平均电压（UTAV）额定电压级别（UDRM）额21型号通态平均电流IT(AV)(A)断态重复峰值电压UDRM(V)反向重复峰值电压URRM(V)额定结温TJM(℃)门极触发电流IGT(mA)门极触发电压VGT(V)断态电压临界上升率通态电流临界上升率浪涌电流ITSM(A)门极不触发电流IGD(mA)门极不触发电压VGD(V)门极正向峰值电流IGFM(A)KP5050100~30001008~150<3.5305094010.15/KP10010011510~250<410080188010.15/KP50050011520~300<510080942010.154第三节晶闸管的构造和工作原理通态平均电流断态重复峰值电压反向重复峰值电压URRM额定结温22

1.无触点静态开关——利用晶闸管元件组成的固态开关，具有无触点、无噪声、无火花、功率大、开关频率高等优点，在工业上可代替接触器、继电器等器件。思考RLR+CVS2VS1AKG+_第三节晶闸管的构造和工作原理四、晶闸管的应用观察右边的电路，分析其如何实现开关功能？1.无触点静态开关——利用晶闸管元件组成的固态开关，具23触发晶闸管VS1，使其导通，负载RL有电流流过，电容C经R及VS1充电。若要关断VS1，可触发VS2使其导通，此时电容C两端的电压经VS2加在VS1的A、K两端。由于电压极性对VS1来说是反向的，VS1被关断。电路中，只要使用两个弱信号去触发VS1及VS2就可以控制大电流在负载RL中的流通与关断，实现无触点开关的作用。

第三节晶闸管的构造和工作原理解析：触发晶闸管VS1，使其导通，负载RL有电流流过，电容C经24

2.交流调压——利用晶闸管的开关特性可以对交流电压的大小进行无级调节，从而实现灯光亮度、设备温度、功率大小的连续控制。试验设计如图电路：调节RP观察灯泡E变化情况。第三节晶闸管的构造和工作原理2.交流调压——利用晶闸管的开关特性可以对交流电压的大小25试验记录：随着RP的大小变化，灯泡E也将出现明暗的连续变化。原理分析：

RP大小变化会影响晶闸管G极的电流大小，改变了晶闸管的导通电压的大小，从而实现灯光亮度的调节。RP便是调节按钮。第三节晶闸管的构造和工作原理试验记录：第三节晶闸管的构造和工作原理26

3.可控整流——由晶闸管组成的整流器可以在交流输入电压不变的情况下，方便且连续地改变直流输出电压的大小，满足我们对多种直流电压的需求。

4.逆变与变频——利用晶闸管构成的装置，可方便地将直流电变换成交流电，实现电路能量形式的变换。还能把交流电网50Hz的交流电变换成频率与大小可调的交流电，从而实现变频调速，感应加热，及组成应急电源等。

5.直流斩波调压——利用晶闸管作直流开关，控制晶闸管的通断比。从而实现直流能量输出的控制。第三节晶闸管的构造和工作原理3.可控整流——由晶闸管组成的整流器可以在交流输入电压27

1.晶闸管是一种大功率可控整流器件，其主要特点是具有正反向阻断特性和触发导通特性等。广泛用于交流调压（交流开关），直流逆变（直流开关）等场合。

2.晶闸管导通与关断的条件。

3.晶闸管的构造及电路符号。第三节晶闸管的构造和工作原理总结1.晶闸管是一种大功率可控整流器件，其主要特点是具有正反28课后练习：P84练习1、2第三节晶闸管的构造和工作原理课后练习：P84练习1、2第三节晶闸管的构造和工作原理29普通高中课程标准实验教科书通用技术选修１普通高中课程标准实验教科书通用技术选修１30普通高中课程标准实验教科书通用技术选修１第四章电子控制系统的执行部件普通高中课程标准实验教科书通用技术选修１第四章电子控31第三节晶闸管的构造和工作原理晶闸管构造及电路符号晶闸管应用晶闸管特性参数晶闸管工作原理第三节晶闸管的构造和工作原理晶闸管构造及电路符号晶闸管应用32第三节晶闸管的构造和工作原理一、晶闸管的构造及电路符号晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管别名：可控硅整流器（SiliconControlledRectifierSCR）

1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管。

1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品。

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，使半导体器件的应用由弱电领域扩展到强电领域。第三节晶闸管的构造和工作原理一、晶闸管的构造及电路符号33外形第三节晶闸管的构造和工作原理外形第三节晶闸管的构造和工作原理34G控制极K阴极

A阳极四层半导体三个

PN

结第三节晶闸管的构造和工作原理P1P2N1N2G控制极K阴极A阳极四层半导体三第三节晶闸管35akg符号第三节晶闸管的构造和工作原理akg符号第三节晶闸管的构造和工作原理36试验探究现象：开关S断开，灯泡不亮；开关S闭合，灯泡不亮。反向阻断sakgUgLUa_+第三节晶闸管的构造和工作原理二、晶闸管的工作原理试验探究现象：开关S断开，灯泡不亮；开关S闭合，灯泡不亮。反37试验探究现象：开关S断开，灯泡不亮。正向阻断sakgUgLUa_+第三节晶闸管的构造和工作原理试验探究现象：开关S断开，灯泡不亮。正向阻断sakgUgLU38试验探究现象：开关S闭合，灯泡亮。触发导通_sakgUgLUa+第三节晶闸管的构造和工作原理试验探究现象：开关S闭合，灯泡亮。触发导通_sakgUgLU39试验探究现象：开关S断开，灯泡亮。导通后控制极失控_sakgUgLUa+第三节晶闸管的构造和工作原理试验探究现象：开关S断开，灯泡亮。导通后控制极失控_sakg40原理分析PPNNNPagkgkP1P2N1N2a第三节晶闸管的构造和工作原理原理分析PPNNNPagkgkP1P2N1N2a第三节晶闸41aPPNNNPgkßi

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ig=ib1T2导通形成正反馈晶闸管迅速导通；T1进一步导通晶闸管导通后，去掉触发电压，依靠正反馈，晶闸管仍维持导通状态，控制极失去作用。第三节晶闸管的构造和工作原理UAK>0、UGK>0时T1导通ib1=igiC43探究第三节晶闸管的构造和工作原理观察下面的电路，当控制极失控，如何使灯泡灭掉。sakgUgLUa+－探究第三节晶闸管的构造和工作原理观察下面的电路，当控制极失44第三节晶闸管的构造和工作原理方法1：在输出电路中增加开关S，当断开开关时，灯泡灭掉。sakgUgLUa+s－第三节晶闸管的构造和工作原理方法1：在输出电路中增加开关S45第三节晶闸管的构造和工作原理方法2：在输出电路中增加开关滑变电阻，当电路中电流减小到一定程度时，晶闸管截止。sakgUgLUa+R－第三节晶闸管的构造和工作原理方法2：在输出电路中增加开关滑46小结11.晶闸管具有单向导电性2.晶闸管导通必须同时具备两个条件：(1)

晶闸管阳极电路加正向电压。(2)

控制极电路加适当的正向触发电压（以小控大）。3.晶闸管截止必须具备下列条件之一即可：(1)

在阳极和阴极间加反向电压。(2)

降低正向电压，减小流经晶闸管的电流。第三节晶闸管的构造和工作原理小结11.晶闸管具有单向导电性2.晶闸管导通必须同时具备两个47比较晶闸管和二极管的工作状态状态反向阻断正向阻断正向导通控制极关断晶闸管二极管器件是是是否控制极触发导通是控制极关断，继续导通否马上行动第三节晶闸管的构造和工作原理比较晶闸管和二极管的工作状态状态反向阻断正向阻断正48

1.电压参数(1)正向阻断峰值电压UDRM正向阻断峰值电压UDRM，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.

(2)反向阻断峰值电压UDRM反向阻断峰值电压UDRM，指允许重复加在晶闸管上的反向峰值电压。(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。

(4)通态平均电压UT(AV)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0.4V~1.2V。第三节晶闸管的构造和工作原理三、晶闸管的特性参数1.电压参数(1)正向阻断峰值电压UDRM正向阻断峰值电492.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40oC)，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。第三节晶闸管的构造和工作原理2.电流参数(1)通态平均电流IT(AV)通态平均电50晶闸管型号通态平均电压（UTAV）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K第三节晶闸管的构造和工作原理晶闸管型号通态平均电压（UTAV）额定电压级别（UDRM）额51型号通态平均电流IT(AV)(A)断态重复峰值电压UDRM(V)反向重复峰值电压URRM(V)额定结温TJM(℃)门极触发电流IGT(mA)门极触发电压VGT(V)断态电压临界上升率通态电流临界上升率浪涌电流ITSM(A)门极不触发电流IGD(mA)门极不触发电压VGD(V)门极正向峰值电流IGFM(A)KP5050100~30001008~150<3.5305094010.15/KP10010011510~250<410080188010.15/KP50050011520~300<510080942010.154第三节晶闸管的构造和工作原理通态平均电流断态重复峰值电压反向重复峰值电压URRM额定结温52

1.无触点静态开关——利用晶闸管元件组成的固态开关，具有无触点、无噪声、无火花、功率大、开关频率高等优点，在工业上可代替接触器、继电器等器件。思考RLR+CVS2VS1AKG+_第三节晶闸管的构造和工作原理四、晶闸管的应用观察右边的电路，分析其如何实现开关功能？1.无触点静态开关——利用晶闸管元件组成的固态开关，具53触发晶闸管VS1，使其导通，负载RL有电流流过，电容C经R及VS1充电。若要关断VS1，可触发VS2使其导通，此时电容C两端的电压经VS2加在VS1的A、K两端。由于电压极性对VS1来说是反向的，VS1被关断。电路中，只要使用两个弱信号去触发VS1及VS2就可以控制大电流在负载RL中的流通与关断，实现无触点开关的作用。

第三节晶闸管的构造和工作原理解析：触发晶闸管V