教学材料《电路电路》-第6章

6.1晶闸管基本知识3.单向晶闸管的波形将一个单向晶闸管VT与负载RL串联，就可控制流过负载的平均电流，其电路如图6-7所示。电路中的输入电压可以是交流电压，也可以是直流电压。下面只讨论交流输入电压。通常用移相角(或触发角)a和导通角e这两个概念来描述单向晶闸管的工作。导通角就是单向晶闸管在一个周期内导通的时间所对应的电角度，移相角就是从单向晶闸管承受正向电压起，到触发导通时所对应的电角度。

图6-8为图6-7电路的两个不同移相角所对应的晶闸管电压波形和门极电流波形。由图可见移相角度越大，负载R，两端平均电压就越小。上一页下一页返回6.1晶闸管基本知识4.单向晶闸管的门极特性

图6-7电路中，在单向晶闸管的门极G和阴极K上加一电压，就有电流流过，该电流称为门极电流入;。当这个电流达到某值，单向晶闸管就会被触发导通，该值用Icr表示。目前大多数单向晶闸管Icr为0.1一250mA

单向晶闸管在门极和阴极之间有一个标准的PN结，因此当流过单向晶闸管的电流达到触发值时，其G极与K极间的电压Ugk为0.6一0.7V5.单向晶闸管的主要参数单向晶闸管的参数很多，普通型单向晶闸管的主要参数如下:(1)额定平均电流IT。在规定的条件下，晶闸管允许通过的50Hz正弦半波电流的平均值。上一页下一页返回6.1晶闸管基本知识(2)正向断态重复峰值电压UdaMo指门极开路，晶闸管结温为额定值，允许重复施加在晶闸管上的正向峰值电压。

(3)反向重复峰值电压UaaMo指门极开路，晶闸管结温为额定值，允许重复施加在晶闸管上的反向峰值电压。

(4)维持电流IHr;指维持晶闸管导通的最小电流

(5)控制极触发电压队:T和触发电流IGT。在规定的条件下，加在控制极上的可以使晶闸管导通的所必需的最小电压和电流。

(6)正向平均压降UTo指在规定的条件下，当通过的电流为其额定电流时，晶闸管阳极、阴极间电压降的平均值。上一页下一页返回6.1晶闸管基本知识

单向晶闸管的选取主要是按两个条件，第一个条件是要求单向晶闸管的Uanz或Unz的较小值应大于2一3倍电路正常峰值电压;第二个条件是要求单向晶闸管的IT应大于1.5一2倍的流过单向晶闸管的正常工作电流。

表6-1为3CT系列部分单向晶闸管型号和主要参数6.1.2单结晶体管

1.单结晶体管的结构单结晶体管又称双基极二极管，它在结构上具有一个PN结，但却引出三个电极。图6-10为单结晶体管的示意图、表示符号及等效电路。上一页下一页返回6.1晶闸管基本知识

单结晶体管的内部结构是在一块高阻率的N型硅片侧的两端各引出一个电极，分别称为第一基极B!和第二基极Bz。而在基极之间靠近Bz处的N型硅片上掺入P型杂质，并引出一个电极，称为发射极E，于是在发射极与硅片的交界处形成一个PN结。单结晶体管发射极与两个基极之间都存在着单向导电性。

2.单结晶体管的工作原理单结晶体管伏安特性如图6-11所示

3.单结晶体管的基本电路单结晶体管有多种应用，本章就只讨论单结晶体管在晶闸管触发电路中的应用。这一节先简单讲述单结晶体管的基本电路。上一页下一页返回6.1晶闸管基本知识

单结晶体管的基本电路(又称为单结晶体管多谐振荡电路)如图6-12所示，它由一个单结晶体管和RC充放电电路组成。接通电源后，在电容C两端可以获得连续的锯齿波电压，在R、两端可以输出正脉冲信号，如图6-13所示。上一页返回6.2晶闸管的典型应用6.2.1可控整流一般晶体管的可控整流电路分为单相和三相两种，由于篇幅有限，本章只介绍单相可控整流电路

1.单相半波可控整流电路

1)移相角为0<a<90。的应用电路如图6-14(a)所示，这是最简单的单向晶体管应用电路该电路的a最大只能为900,电压调节范围为0.225一0.45U。图6-15为a=60。的晶闸管两端电压和门极电流的理想波形。此种电路只适合低阻负载(几百欧以下)，不适合高阻负载。一般门极所接的电阻为几千欧，在晶闸管导通前，对低阻负载来说，其两端电压很小，相当于不工作。下一页返回6.2晶闸管的典型应用而当晶闸管导通后，大多数晶闸管的两端电压为1一2V，门极所接的电阻相当于被短路，不影响负载的正常工作。

2)单结晶体管触发电路的单向晶闸管应用电路上述的单向晶闸管应用电路虽然具有电路简单的明显优点，但存在着触发点不稳定的问题，因为即使是同一类型的晶闸管其触发特性也很不一样，而且随温度的变化而变化，所以只能用于调压要求不高的场合。目前在晶闸管触发电路中采用一些特殊的半导体元件，这些元件都具有工作特性较为稳定的特点，因此使得相应的电路触发点较为稳定。这些元件包括单结晶体管(UJT)、双基极二极管、硅单向开关(SU匀、硅双向开关(SB幻以及双向触发二极管(Diac)。上一页下一页返回6.2晶闸管的典型应用图6-16为一种含单结晶体管触发的典型单向晶闸管应用电路。电路中单结晶体管UJT,R1,R2,R3,R4和电容C组成单结晶体管多谐振荡电路，为单向晶闸管VT提供触发脉冲。交流电源;，经过RL和R:以及稳压管(VDZ)削波给单结晶体管多谐振荡电路提供梯形波电压，由于单结晶体管多谐振荡电路与负载RL共用同一个交流电源，所以自动取得同步。图6-17为负载RL、稳压管(VDT)、电容C和电阻R、两端的电压波形

2.单相全波可控整流电路单相全波可控整流电路的形式有多种，这里只介绍一种由二极管桥式电路和一个晶闸管组成的单相全波可控整流电路，如图6-18所示。上一页下一页返回6.2晶闸管的典型应用

电路中的触发电路可以是我们前面所讨论过的任一种触发电路。图6-19为交流电源输入u2和a=45时的负载电阻R，两端电压波形图。6.2.2交流调压将图6-18的电路修改一下，将负载位置如图6-21所示进行调换。则单向晶闸管在电源的正负半周如期被触发导通，负载RL两端电压却是交变的，波形图如图6-22所示。调节触发电路的移相角a就可以调节交流电压的大小。6.2.3在直流电路中的应用单向晶闸管应用于直流电路的最大问题是当单向晶闸管两端加有正向电压时，单向晶闸管不能自动关断。上一页下一页返回6.2晶闸管的典型应用

因为必须让两端电压减少到零(使通过单向晶闸管的电流小于IH)时才能关断，所以在直流电路中应用单向晶闸管就得使用一些辅助电路来使通过单向晶闸管的电流小于IH。图6-23(a)所示的电路就是将一个晶体管开关与单向晶闸管跨接，当需要关断单向晶闸管时，就向晶体管发出一个短暂的导通触发脉冲使晶体管导通，这就相当于将单向晶闸管两端短接，使通过单向晶闸管的电流小于IH，引起单向晶闸管关断，一般来说中规模的单向晶闸管的关断需要几微秒。此外，晶体管的触发脉冲宽度被控制在晶体管损坏以内。图6-23(b)所示的电路增加了一个电容C，当触发单向晶闸管导通后，电容C充电，极性如图所示。如想关断单向晶闸管，则同样向晶体管发出一个触发脉冲使晶体管导通，电容C的电压就会短暂地反向加于单向晶闸管，而使单向晶闸管关断。上一页返回图6-3返回图6-4返回图6-5返回图