晶闸管课件PPT.ppt

1、a，1，10.1晶闸管10.2单相控制整流电路10.3单结晶体管触发电路10.4晶闸管的保护，第10章控制整流电路，a，2，10.1晶闸管由4层半导体P1，N1和P2，N2重叠构成，在中间PN结J1，J2和J3 最外层的P1和N2分别引出阳极a和阴极k，中间的P2层引出控制极g。10.1.1晶闸管的结构和符号，a、3、晶闸管具有开和关两种工作方式。 在晶闸管的阳极和阴极之间施加了反向电压的情况下，由于PN结J1和J3成为反向偏置，所以相当于即使向控制极施加了电压，晶闸管也不导通，开关处于断开状态，被称为反向断开。 在晶闸管的阳极和阴极之间被施加有正向电压，没有向控制极施加电压的情况下，PN结J

2、2因反向偏置而晶闸管也不导通，因此开关处于断开状态，也称为正向切断。 在晶闸管的阳极和阴极之间施加正向电压，控制电极和阴极之间也施加正向电压的情况下，晶闸管导通，导通后的管的电压降只有1V左右，相当于开关处于断开状态。 另外，10.1.2晶闸管的工作原理、a、4、晶闸管可等效地被视为是一个NPN型晶体管V1和一个PNP型晶体管V2的组合。 阳极a是V2的发射极，阴极k是V1的发射极，V1的基极连接到V2的集电极，成为控制极g，V2的基极也连接到V1的集电极。a、5、(1)在控制极上没有施加电压的情况下IG=0，此时尽管在晶闸管的阳极和阴极之间施加了正向电压，由于V1没有基极电流输入，所以V1和

3、V2中只有很小的漏电流，晶闸管处于断开状态。 (2)向控制电极施加正向电压UG，经由电阻RA向阳极施加正向电压UA，使两晶体管的发射极结为正向偏置，使集电极结为反向偏置，成为放大状态。 此时，IG是V1的基极电流IB1，如果用V1放大，则V1的集电极电流IC1，IC1用V2的基极电流IB2、V1放大，则得到V2的集电极电流IC2。 IC2还流向基极V1，并再次被放大，以此种循环并重复放大，以形成强正反馈，从而快速开启两个晶体管，即，晶闸管。 由于导通后，其电压降较小，电压UA几乎都施加到负载电阻RA上，所以晶闸管导通后的电流的大小取决于外部电路参数。 如果不对a、6、控制极施加正方向电压而提高

4、阳极电压，则V1和V2的正方向漏电流变大，如果阳极电压达到某个限度，则正方向漏电流变大到能够正反馈的程度，导致晶闸管的导通。 晶闸管接通后，接通开关s使控制电流IG消失，但由于管自身的正反馈自保持作用，晶闸管保持接通状态。 因此，控制极的作用只是触发晶闸管on，接通后控制极就会失去控制作用。 为了使晶闸管回到关断状态，必须将阳极电流减小到不能维持正反馈的值，使晶闸管关断。 此时对应的阳极电流称为维持电流，用IH表示。 因此，通过使晶闸管从导通状态返回到截止状态，也可以关闭阳极和电源，在阳极和阴极之间施加反向电压。 可知晶闸管相当于可控的单向导通开关，其导通必须同时具备两个条件： (1)在阳极和

5、阴极之间施加适当的正向电压uak；(2)在控制极和阴极之间施加适当的正向触发电压UGK，在实际工作中UGK总是正向触发、a、7、7、7,10.1.3晶闸管的工作特性和主要参数、1 .正向特性UAK0、IG=0的情况下，晶闸管在正向上被切断，与特性曲线的0A级对应。 此时，晶闸管的阳极和阴极之间出现大的正向电阻，只有很小的正向漏电流。 当UAK增加到正向转换电压UBO时，PN结J2被破坏，漏电流急剧增大，从a点经过b点急速跳到c点，晶闸管变为导通状态。 晶闸管正向导通后在BC级工作，电流大，管电压降为1V左右，此时的电压-电流特性与普通二极管的正向特性相似。晶闸管导通后，如果减小阳极电流IA，在

6、IA小于维持电流IH的情况下，突然从导通状态断开，特性曲线从b点跳跃到a点。 应该指出，a、8、晶闸管的这种导通是正向破坏现象，容易导致晶闸管永久破损，在实际工作中必须避免。 并且，在施加电压超过正向转换电压的情况下，无论是否向控制极施加正向电压，晶闸管都导通，控制极失去控制作用，该现象也不优选的是，在控制整流电路中，应该由控制极电压决定晶闸管什么时候导通，晶闸管的正常的从图中可以看出，晶闸管的触发电流IG越大越容易导通，正向转换电压越低。 晶闸管所需的触发电流根据规格而不同，一般来说，晶闸管的正向平均电流越大，所需的触发电流也越大。 2 .反向特性晶闸管接受反向电压，立即，晶闸管只有很少的反

7、向漏电流，该特性与二极管反向特性很相似，晶闸管处于反向切断状态。 如果反向电压超过反向破坏电压UBR，反向电流急剧增加，晶闸管反向被破坏。a、9、9、9,10.1.4晶闸管的主要参数，(1)额定正向平均电流IF。 所谓IF，是在周围温度为40以下和标准散热和全导通的条件下，在电阻性负载的电路中晶闸管可以连续通过的商用正弦半波电流的一个周期内的平均值。 这也称为导通平均电流，也称为正向电流。 如果选择了晶闸管，则其导通平均电流IF必须是安装目的地实际通过的最大平均电流的1.52倍。 (2)维持电流IH。 在预定环境温度下，将控制极断开后晶闸管持续导通的最小电流称为维持电流IH，在正向电流小于IH

8、的情况下，晶闸管断开。 (3)正向重复峰值电压UFRM。 当晶闸管控制极被开启并且沿前向被断开时，施加到晶闸管的前向峰值电压可用UFRM表示。 UFRM通常被定义为正向转换电压UBO的80。 (4)在相反方向上重复峰值电压urm。 当控制极处于开放状态时，可重复施加到晶闸管的反向峰值电压，并用urm表示。 通常，urm规定为反向耐压UBR的80。 将UFRM和urm中较小的一方作为通常晶闸管的额定电压。 选择晶闸管时，额定电压为正常工作时峰值电压的23倍，为允许过电压馀量。a、10、10.2晶闸管应用电路、u2的正半周、触发脉冲ug到来时晶闸管导通，负载电压uo=u2。 u2下降到接近零的晶闸

9、管关闭为止。 u2的负半周，晶闸管被反向切断。 10.2.1控制整流电路，1，单相半波控制整流电路，(1)电阻负载，a，11，输出电压的平均值：输出电流的平均值：晶闸管接受的最高正向电压和反向电压：a，12，(2)电感负载和回流二极管，u2超过零值后，eL从u2开始只要电流大于维持电流，晶闸管就不关断，负载出现负电压。 电流下降到维持电流以下时，晶闸管关闭。 在a、13、单相控制半波整流电路上连接了电感性负载的情况下，晶闸管的导通角会变大。 负载电感越大，导通角就越大，一个周期内施加到负载上的负电压的比重就越大，整流输出电压和电流的平均值就越小。 晶闸管在电源电压为零时关闭，为了避免负载出现负

10、电压，必须采取相应的措施。 在电感性负载的两端并联二极管来解决。 当交流电压u2超过零值而成为负时，二极管接受正向电压而导通，在负载中从感应电动势eL产生的电流通过该二极管形成电路。 因此，这种二极管被称为飞轮二极管. 此时负载两端电压几乎为零，晶闸管受到反向电压后关闭。 消耗在负载电阻上的能量是从电感元件放出的能量。、a、14、2 .单相半桥整流电路，u2正半周VT1和VD2接受正向电压。 此时，若向晶闸管VT1输入触发信号，则VT1和VD2导通，电流路径在av1rldv2b时，VT2和VD1都接受反向电压而截止。 a、15、u2负的半周期VT2和VD1受到正向电压。 此时，当向晶闸管VT2

11、输入触发信号时，VT2和VD1导通，电流路径在bVT2RLVD1a中，此时VT1和VD2截止。a、16、输出电压平均值：输出电流平均值：晶闸管和二极管接受的最高正向电压和反向电压：a、17、a、18、a、19、10.2.2对单结晶体管触发电路、触发电路的要求： (1)触发时足够的触发脉冲电压通常，当将触发电路连接到晶闸管的控制极时，输出脉冲的宽度为410V。 (2)晶闸管不导通时，触发电路输出的漏电电压不超过0.25V，以免错误地导通。 (3)触发脉冲前端陡峭，保证触发时间准确，一般要求前端时间小于10s。 (4)触发脉冲需要足够的宽度。 电阻性负载电路一般要求脉冲宽度超过20s。 (5)触发脉冲的控制角必须平滑移动，具有足够宽的移动范围。 单相控制整流电路时，控制角的范围必须接近150或在150以上。 (6)触发器电路必须与主电路同步。 否则，输出电压的波形不是周期性的，输出电压的平均值变得不稳定。 a、20、1 .单结晶体管的结构和工作原理，(1)、单结晶体管的结构中，基极