简述晶闸管的工作原理

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1、简述晶闸管的工作原理www.p-e-china.com2013-4-2517:02:55来源:佳工晶闸管又叫可控硅。自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它主要有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。从晶闸管的电路符号可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。晶闸管是可以处理耐高压、大电流的大功率器件，随着设计技术和制造技术的进步，越来越大容量化。　　　　常见晶闸管外形　　基本结构：　　晶闸管的外形如下图所示，分为螺栓形

2、和平板形两种，螺栓形这种结构更换元件很方便，用于100A以下的元件。平板形，这种结构散热效果比较好，用于200A以上的元件。晶闸管是由四层半导体构成的。图右所示为螺栓形晶闸管的内部结构，它由单晶硅薄片P1、N1、P2、N2四层半导体材料叠成，形成三个PN结。图(b)和(c)所示分别为其示意图和表示符号。　　　　晶闸管的工作原理：　　在晶闸管的阳极与阴极之间加反向电压时，有两个PN结处于反向偏置，在阳极与阴极之间加正向电压时，中间的那个PN结处于反向偏置，所以，晶闸管都不会到导通(称为阻断)。　　　　A—接电源正极K—接电源负极　　(1)G不加电压

3、(UGK=0)这时晶闸管相当由三个PN结串接,其中一只反接,因而不导通。　　(2)G加上适当电压(UGK>0)，则产生正反馈。　　晶闸管导通后，UAK(AK之间的压降很小)。不管UGK存在与否,晶闸管仍将导通。外电路使晶闸管的阳极电流IA小于某一数值时，就不能维持正反馈过程,晶闸管就会自行关断。　　A—接电源负极K—接电源正极　　这时电路J1,T2均承受反向电压，无论控制极是否加正向触发电压，晶闸管均不导通，呈关断状态。　　综上所述，在晶闸管的A-K之间加正向电压，还需在G-K之间加适当的触发电压，晶闸管就能导通。相似一个受控的二极管。　　伏安特

4、性：　　晶闸管的阳极电压与阳极电流的关系，称为晶闸管的伏安特性，如图所示。晶闸管的阳极与阴极间加上正向电压时，在晶闸管控制极开路(Ig=0)情况下，开始元件中有很小的电流(称为正向漏电流)流过，晶闸管阳极与阴极间表现出很大的电阻，处于截止状态(称为正向阻断状态)，简称断态。　　当阳极电压上升到某一数值时，晶闸管突然由阻断状态转化为导通状态，简称通态。阳极这时的电压称为断态不重复峰值电压(UDSM)，或称正向转折电压(UBO)。　　　　导通后，元件中流过较大的电流，其值主要由限流电阻(使用时由负载)决定。在减小阳极电源电压或增加负载电阻时，阳极电流

5、随之减小，当阳极电流小于维持电流IH时，晶闸管便从导通状态转化为阻断状态。由图可看出，当晶闸管控制极流过正向电流Ig时，晶闸管的正向转折电压降低，Ig越大，转折电压越小，当Ig足够大时，晶闸管正向转折电压很小，一加上正向阳极电压，晶闸管就导通。实际规定，当晶闸管元件阳极与阴极之间加上6V直流电压时，能使元件导通的控制极最小电流(电压)称为触发电流(电压)。　　在晶闸管阳极与阴极间加上反向电压时，开始晶闸管处于反向阻断状态，只有很小的反向漏电流流过。当反向电压增大到某一数值时，反向漏电流急剧增大，这时，所对应的电压称为反向不重复峰值电压(URSM)

6、，或称反向转折(击穿)电压(UBR)。　　可见，晶闸管的反向伏安特性与二极管反向特性类似。　　晶闸管的主要参数：　　为了正确选用晶闸管元件，必须要了解它的主要参数，一般在产品的目录上都给出了参数的平均值或极限值，产品合格证上标有元件的实测数据。　　(1)断态重复峰值电压UDRM　　在控制极断路和晶闸管正向阻断的条件下，可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压，其数值比正向转折电压小100V。　　(2)反向重复峰值电压URRM　　在控制极断路时，可以重复加在晶闸管元件上的反向峰值电压，此电压数值规定比反向击穿电压小100V。　　通常把UDRM与UDRM

7、中较小的一个数值标作器件型号上的额定电压。由于瞬时过电压也会使晶闸管遭到破坏，因而在选用的时候，额定电压一个应该为正常工作峰值电压的2～3辈，作为安全系数。　　(3)额定通态平均电流(额定正向平均电流)IT　　在环境温度不大于40oC和标准散热即全导通的条件下，晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流(在　　一个周期内)的平均值，称为额定通态平均电流IT，简称额定电流。　　额定通态平均电流(额定正向平均电流)IT　　——在环境温度不大于40oC和标准散热即全导通的条件下，晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流(在一个周期内)的平均值，称为额定通

8、态平均电流IT，简称额定电流。　　　　　　　　其中，Ie为有效值　　(4)维持电流IH　　在规定的环境温度和控制极断路的条件下，维持元件