模拟基础技术电路 1

课题七晶闸管应用电路422任务1晶闸管的识别与检测任务2晶闸管调光电路的安装与调试423任务1晶闸管的识别与检测424

学习目标1．掌握晶闸管的结构和符号。2．掌握单向晶闸管的工作原理。3．掌握单向晶闸管的主要参数，能正确选择单向晶闸管。4．能用万用表判断晶闸管的引脚。5．能用万用表检测晶闸管的好坏。425晶闸管又称为可控硅，有单向晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管等多种类型。日常生活中使用的调光台灯、调速风扇等都会用到晶闸管。常用晶闸管的外形如图所示。本任务的主要内容是认识晶闸管，练习用万用表检测晶闸管质量的好坏。426

任务引入常用晶闸管的外形一、单向晶闸管1．单向晶闸管的结构、符号及引脚排列单向晶闸管是一种四层三端半导体开关元件，结构如下图a所示，它有P1、N1、P2、N2四层半导体，在每两层半导体的交界面各形成一个PN结，共有三个PN结，三个电极分别为阳极（A）、阴极（K）和控制极（G）。单向晶闸管的文字符号为V或VT，图形符号如下图b所示。427

相关知识单向晶闸管的结构和图形符号a）单向晶闸管结构b）单向晶闸管图形符号428常见普通单向晶闸管的引脚排列见下表。429常见普通单向晶闸管的引脚排列430常见普通单向晶闸管的引脚排列2．单向晶闸管的工作原理单向晶闸管加正向电压时，有阻断和导通两种状态，在一定条件下可以从一种状态迅速转变为另一种状态。（1）单向晶闸管触发导通单向晶闸管触发导通实验电路如下图所示，晶闸管的阳极接电源正极，阴极通过负载HL接电源负极，此时晶闸管不导通，HL无电流流过。当接通开关S后，晶闸管导通，HL有电流流过，指示灯点亮，此时即使关断S，HL依然保持点亮。431单向晶闸管触发导通实验电路432433这是因为晶闸管内部电路可等效成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管相连，如下图所示。当晶闸管的控制极加入触发信号后，相当于给三极管V2的基极提供了一个触发电流，此触发电流就是V2的基极电流

IB2，而

IB2

经过V2放大

β2

倍后，加在三极管V1的基极作为V1的基极电流，且

IB1=IC2=β2IB2，而该电流又经V1放大后，输入V2的基极，经过一轮放大后，V2的基极电流将放大

β1β2

倍；而且该电流还将被V1、V2继续进行下一轮放大，直到V1、V2全部饱和导通，即晶闸管导通。由于此时两个三极管的基极电流来源于彼此的集电极电流，所以不再需要外界的触发电流就可以保持导通状态，这就是实验中开关断开后晶闸管依然导通的原因。晶闸管等效电路434（2）单向晶闸管的阻断状态如图所示，当给晶闸管加反向电压时，即晶闸管阳极接电源负极，阴极接电源正极时，无论控制极有无触发电压，晶闸管都不能导通。435单向晶闸管反向阻断（3）晶闸管的工作条件晶闸管一旦导通，控制极就失去了控制作用，也就是说，晶闸管导通后，不管它的控制极有无电压，晶闸管都不会关断。要使导通的晶闸管关断，必须在晶闸管的阳极和阴极之间加反向电压，或者减小晶闸管的阳极电流，使之小于晶闸管的维持电流。4363．单向晶闸管的主要参数（1）额定正向平均电流

IF在环境温度为40℃和规定冷却条件下，带电阻性负载、导通角不小于170°的电路中，晶闸管阳极和阴极间可以连续通过的平均电流值称为额定正向平均电流。（2）维持电流

IH在规定条件下，当控制极开路时，晶闸管能维持导通的最小阳极电流称为维持电流。437（3）触发电压

UG

和触发电流

IG在室温下，阳极和阴极间加6V正向电压时，使晶闸管从阻断状态到完全导通状态所需的最小直流电压和电流分别称为触发电压和触发电流。（4）正向重复峰值电压

UDRM当控制极开路时，允许重复作用在晶闸管上的最大正向电压称为正向重复峰值电压。（5）反向重复峰值电压

URRM当控制极开路时，允许重复作用在晶闸管上的最大反向电压称为反向重复峰值电压。438二、双向晶闸管双向晶闸管的结构、图形符号及引脚排列如图所示，型号不同的双向晶闸管引脚排列也有差异。439双向晶闸管的结构、图形符号及引脚排列a）结构b）图形符号c）引脚排列440三、晶闸管引脚判断1．判断是单向晶闸管还是双向晶闸管用模拟式万用表R×1挡或数字式万用表

挡进行测量，分别测量晶闸管两个引脚之间的正、反向电阻（压降）。其中，有两个引脚有正反向特性的是小功率单向晶闸管，有两个引脚正向和反向电阻相近、大小为几十欧姆的是小功率双向晶闸管。对于大功率单向晶闸管，由于其内部结构不同，G、K极之间为小阻值电阻，测量时G、K极之间没有正反向特性。因此，大功率晶闸管和双向晶闸管除可在外形上进行区分外，还可以通过测量G、K极和T1、G极之间的电阻来区分。441分别用R×1、R×10挡两次测量双向晶闸管的T1、G极和大功率单向晶闸管的K、G极之间的电阻，双向晶闸管两次测得的阻值大小不同，为非线性电阻，测量结果如图所示（晶闸管型号为BTA06）；而大功率单向晶闸管两次测得的阻值基本相同，为线性电阻，测量结果如下图所示（晶闸管型号为KP20A）。测量双向晶闸管T1、G极之间的电阻a）测量方法b）R×1挡测得电阻约32Ω

c）R×10挡测得电阻约160Ω442测量大功率单向晶闸管K、G极之间的电阻a）测量方法b）R×1挡测得电阻约100Ω

c）R×10挡测得电阻约100Ω

4432．单向晶闸管引脚判断当模拟式万用表黑表笔接K、红表笔接G时不导通，如图所示；当模拟式万用表黑表笔接G、红表笔接K时导通，如下图所示。黑表笔接K、红表笔接G444黑表笔接G、红表笔接K445对于大功率单向晶闸管，可以从封装形式上直接区分引脚。常用大功率晶闸管引脚排列如图所示。常用大功率晶闸管引脚排列4463．双向晶闸管引脚判断测量双向晶闸管一般用模拟式万用表的R×1挡，下面以BTA06型双向晶闸管为例，介绍判断双向晶闸管引脚的方法。（1）判断第二电极T2分别测量每个引脚和另外两个引脚的正、反向电阻，其中一个引脚对另外两个引脚的正、反向电阻都是无穷大，该引脚就是T2。447（2）判断第一电极T1和控制极G区分T1和G要进行两个步骤、四次测量。第一个步骤是，先假设除T2以外的两个引脚中的任何一个是T1，再进行正、反向两次触发测试。第一次用万用表的红表笔接T2，黑表笔接T1，此时电阻为无穷大，短路T2和G，晶闸管被触发导通，断开控制极，晶闸管将维持导通，记录此时的导通电阻；第二次测量时，假设T1不变，用万用表的黑表笔接T2，红表笔接T1，此时电阻为无穷大，短路T2和G，晶闸管也能被触发导通，断开控制极，晶闸管也将维持导通，同样记录此时的导通电阻。第二个步骤是，假设另外一个引脚是T1，重复以上测试。448分析四次测量结果可知，双向晶闸管均能触发导通，但触发导通后的电阻有差异，其中一次假设，正、反向触发导通后的电阻值相对较大，并且导通电阻的阻值有明显的差异，则这次假设是错误的，如图所示。假设错误时的测量结果a）第一次测量b）第二次测量449而另一次假设，正、反向触发后的导通电阻都较小，并且阻值基本相同，则这次假设是正确的，测量结果如图所示。假设正确时的测量结果a）第一次测量b）第二次测量450如在测量中任何一次假设时，晶闸管都不能维持导通（此种情况较少），则表示万用表的电流小于晶闸管的维持电流，此时需串联1.5V电池后重新测量，用红表笔接电池正极，在电池负极引出另一根线作为新的红表笔，如图所示。外加干电池增大维持电流451测量单向晶闸管

4．LCR晶体管测试量测量晶闸管如图所示中被测晶闸管为单向晶闸管，插孔1所接为阳极A、插孔2所接为控制极G、插孔3所接为阴极K，导通时正向压降为0.7V，触发电压为

0.8V。452测量双向晶闸管

如图所示中被测晶闸管为双向晶闸管，插孔1所接为第一电极T1、插孔2所接为控制极G、插孔3所接为第二电极T2，导通时正向压降为0.92V，触发电压为0.77V。453四、晶闸管好坏判断1．单向晶闸管好坏判断判断单向晶闸管的好坏分两个步骤进行：（1）测量各引脚之间有无击穿或开路情况使用万用表R×1挡分别测量晶闸管控制极G和阴极K之间PN结的正、反向电阻，小功率晶闸管应有明显的正反向特性，而大功率晶闸管G、K之间的电阻为几十至几百欧姆。再测量阳极A和其他两个引脚的正、反向电阻，若都是无穷大，则晶闸管无击穿、开路现象。454（2）测量晶闸管的触发性能下面以2P4M型晶闸管为例进行测量，使用万用表的R×1挡，黑表笔接晶闸管阳极A，红表笔接阴极K，此时电阻应为无穷大，测量结果如图所示；短接控制极G和阳极A，此时万用表阻值变小，晶闸管导通，断开控制极G，晶闸管维持导通，则表示晶闸管触发性能良好，测量结果如下图所示。晶闸管测量（一）455晶闸管测量（二）

2．双向晶闸管好坏判断（1）使用万用表R×1挡，测量第一电极T1和控制极G之间的正、反向电阻，应为几十欧姆。（2）测量第二电极T2和其他两个电极之间的正、反向电阻，若都是无穷大，则表示双向晶闸管无击穿现象。（3）将万用表的红表笔接T2、黑表笔接T1，测得电阻为无穷大；短路T2和G，电阻阻值变小，晶闸管导通；断开控制极，晶闸管维持导通，此时可以判定双向晶闸管性能良好。456任务2晶闸管调光电路的安装与调试457

学习目标1．掌握晶闸管触发电路的要求。2．掌握单结晶体管的结构和工作特性。3．掌握单结晶体管触发电路的原理。4．掌握单向晶闸管整流电路的分类、组成和工作原理。5．能正确安装、调试晶闸管调光电路。458在日常生活中，人们经常需要不同的灯光亮度，如看书时需要比较明亮的光线，而看电视时又需要较暗的光线。利用本任务制作的晶闸管调光电路，就可以方便地调整灯光的亮度，满足不同场合的要求。459

任务引入一、晶闸管触发电路的要求1．触发电路的电压和电流幅度要达到要求。2．触发电路要有足够的脉冲宽度，以保证晶闸管可靠触发。3．触发信号的波形要满足要求，要有陡峭的上升沿。4．触发信号必须和输入的交流信号严格同步，保证每次的触发点相同。460

相关知识二、单结晶体管1．单结晶体管的结构、图形符号和等效电路单结晶体管是只有一个PN结的三端半导体元件，它有三个电极，分别称为发射极（E）、第一基极（B1）和第二基极（B2）。单结晶体管的结构、图形符号和等效电路如图所示，由于它有两个基极，所以又称为双基极晶体管。461单结晶体管的结构、图形符号和等效电路a）结构b）图形符号c）等效电路2．单结晶体管的引脚排列和质量判断（1）单结晶体管的引脚排列单结晶体管外形与普通三极管相似，如图所示为常用单结晶体管BT33的外形和引脚排列。（2）单结晶体管好坏的判断单结晶体管的E与B1、B2间有一个PN结，具有单向导电性，而B1与B2间则相当于一个固定电阻，可以据此判断单结晶体管的好坏。462单结晶体管BT33的外形和引脚排列三、单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路如图a所示。电源接通后，R1两端将产生正尖脉冲，如图b所示，脉冲的周期由

RP

和

C

确定，改变

RP

可以改变脉冲的周期，也就是改变第一个脉冲产生的时间。463单结晶体管触发电路及输出波形a）触发电路b）理论输出波形c）实测输出波形四、单向晶闸管整流电路1．单相半波可控整流电路（1）电路组成单相半波可控整流电路如图所示。464单相半波可控整流电路（2）电路的工作原理当交流电

u2

为正半周期时，晶闸管承受正向电压，此时如果没有触发信号，晶闸管将维持截止状态，当有触发信号时，晶闸管触发导通，u2

通过晶闸管为负载电阻RL

供电；当

u2

的负半周期到来时，晶闸管承受反向工作电压，由导通变成截止，完成一个工作周期，直到

u2

的正半周期到来时再次触发导通，如此周而复始。单相半波可控整流电路的输出波形如图所示。465单相半波可控整流电路的输出波形466467

2．单相全控桥式整流电路（1）电路组成单相全控桥式整流电路如图所示。468单相全控桥式整流电路（2）电路的工作原理当交流电

u2

为正半周期时，晶闸管V1、V4承受正向电压，晶闸管V2、V3承受反向电压，此时如果没有触发信号，晶闸管V1、V4也将维持截止状态，当V1、V4同时有触发信号时，V1、V4晶闸管触发导通，u2

通过晶闸管V1、V4为负载电阻RL

供电；当

u2

的负半周期到来时，晶闸管V2、V3承受正向电压，V1、V4承受反向电压，由导通变成截止，当有