晶闸管的基本特性【研究荟萃】

1、1. 静态特性 晶闸管的 伏安特性,图1-8 晶闸管的伏安特性 IG2IG1IG,1.3.2 晶闸管的基本特性,1,行业特选,Power Electronics,1.3.2晶闸管的基本特性（静态、动态、）,1. 静态特性,承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。 承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。 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以下 。,2,行业特选,1) 正向特性(第I象限) 正向阻断状态 IG=0时，晶闸管两端受正向电压只有很小的正向漏电流流过.,晶闸管的伏安特性,1.3.2 晶闸管的

2、基本特性,IG2 IG1 IG,正向电压超过临界极限正向转折电压Ubo 则漏电流急剧增大器件开通。,3,行业特选,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。,1.3.2 晶闸管的基本特性, 正向导通,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，则晶闸管又回到正向阻断状态。IH称为维持电流。, 维持电流IH,4,行业特选,2) 反向特性(第III象限),晶闸管的伏安特性,1.3.2 晶闸管的基本特性,晶闸管受反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性。,5,行业特选,1.3.2 晶闸管的基本

3、特性,晶闸管处于反向阻断状态时极小的反相漏电流流过。,当反向电压超过一定限度(达到反向击穿电压), 外电路如无限制措施则反向漏电流急剧增加导致晶闸管发热损坏。, 反向阻断, 反向击穿,6,行业特选,2. 动态特性,晶闸管的开通和关断过程波形,1.3.2 晶闸管的基本特性,7,行业特选,晶闸管的开通和关断过程波形,1.3.2 晶闸管的基本特性,1) 开通过程, 延迟时间td, 上升时间tr,td,tr,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。,阳极电流从10%上升到稳态值的90%所需的时间。,8,行业特选,c) 开通时间tgt tgt=td+ tr （1-6） 普通晶闸管延迟

4、时为0.51.5s，上升时间为0.53s。,9,行业特选,td,tr,10,行业特选,2) 关断过程 反向阻断恢复时间trr,晶闸管的开通和关断过程波形,1.3.2 晶闸管的基本特性, 正向阻断恢复时间tgr,正向电流降为零到反向恢复电流衰减至接近于零的时间,晶闸管要恢复其对正向电压的阻断能力所需要的一段时间,11,行业特选,trr,tgr,12,行业特选, 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。, 关断时间tq,tq=trr+tgr, 两点注意事项, 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。,

5、普通晶闸管的关断时间约几百微秒,13,行业特选,(1).保证可靠触发的门极电流、电压应位于可靠触发区 (2).保证晶闸管可靠关断的门极电流、电压应位于不 触发区或加反偏电压 (3).晶闸管正偏电压一般不大于10 v,反偏电压不大于5v。,3 门极伏安特性（PN结特性）,14,行业特选,1.3.3晶闸管的主要参数,晶闸管承受此电压时不自动开通也不反向击穿。 晶闸管额定电压的选择应为实际承受电压的23倍。 所留裕量用于防止电路中可能出现的操作过电压,额定电压UDRM,规定：在环境温度为40C和规定的冷却条件下，带 电阻性负载的单相工频半波整流电路中，管子全导 通（C）而稳定结温不超过额定值所允许的

6、 最大电流平均值。,2 额定电流IT（AV）,平均值,15,行业特选,发热量,有效值,平均值,16,行业特选,管子额定电流的选择： (1) 按电流有效值相等的原则选择晶闸管 (2) 留裕量，取1.5-2倍后取整 (3) 额定电流等级： 50A以下-1、5、10、20、30、40、50A； 1001000A- 100、200、300、 400、500、600、800、1000A。,17,行业特选,3 门极触发电流IGT/触发电压UGT,例： GD0.4mA.UGD=0.3v,T=570mA, VGT3.5v,UGFM=10V, UGRM=5v ,PG(AV)=0.5w 参数受温度影响大,18,行

7、业特选,从减小损耗和发热的情况出发，（）越小越好， 一般为1.5v。,4 通态平均压降（管压降）（）,：维持管子继续导通的最小电流。 ：触发管子导通后，去除触发信号时阳极电流必须 达到的最小值。,5 维持电流与掣住电流,19,行业特选,普通晶闸管ton约6us, 快速晶闸管ton约1us。 普通晶闸管toff数十数百us, 快速晶闸管toff约10us 开通较关断时间短 工频电路可不考虑开关时间 （）断态电压临界上升率dv/dt及通态电流临界上 升率di/dt 由于结电容效应， dv/dt太大可能引起误导通 dv/dt分级：(最低级)：v/us G(最高级)： 1000v/us,（）开通时间t

8、on与关断时间toff,6 动态参数,20,行业特选,di/dt太大将导致器件局部过热损坏,21,行业特选,7 额定结温jm,结温,开通损耗 通态损耗 关断损耗 断态损耗 门极损耗,22,行业特选,例:KP200-8B 表示额定电流200A/额定电压 800V/管压降0.4v0.5v的普通晶闸管,管压降等级,额定电压等级,额定电流,普通型快开型 逆导型可关断型 双向型,8 型号,23,行业特选,本章思考题,1.晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的除螺栓式以外还有？ 2.晶闸管象二极管一样具有可控的什么特性？ 3.为了保证晶闸管可靠与迅速关断，通常在管子阳极电压下降为零之后，在门极采取什么措施？

9、4.型号为KP10-1000晶闸管的额定容量是多少？ 5.如何选择晶闸管的容量？ 6.在分析了晶闸管的主要参数后，你使用晶闸管时应注意什么？,24,行业特选,1. 双向晶闸管（Triode AC SwitchTRIAC或Bidirectional triode thyristor）,图1-10 双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏安特性,晶闸管的派生器件,1.3.4,1）电路符号与特性,a),b),25,行业特选, 有两个主电极T1和T2，一个门极G。, 正反两方向均可触发导通双向晶闸管在第和第III象限有对称的伏安特性。, 应用：交流调压电路、固态继电器（SSR）

10、和交流电机调速等领域。, 额定电流不用平均值而用有效值来表示（因为用在交流电路中）。, 可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。,2）特点,说明：比用一对反并联晶闸管经济，且控制电路简单，,26,行业特选,2. 光控晶闸管（Light Triggered ThyristorLTT）,图1-12 光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏安特性,晶闸管的派生器件,1.3.4,a),b),1) 电路符号和特性,27,行业特选, 利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸 管又称光触发晶闸管., 小功率光控晶闸管只有阳极和阴极两个端子., 大功率光控晶闸管则还带有光缆，光缆上装有 作为触发光源的发光二极管或半导体激光器., 光触发主电路与控制电路绝缘，