《电工电子第十三章》PPT课件

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1、第十三章晶闸管及其应用13.1晶闸管13.2可控整流电路13.3晶闸管的保护13.4晶闸管的触发电路13.5晶闸管应用举例13.1晶闸管下一页13.1.1晶闸管的结构晶闸管是具有四层结构(PNPN),三端引出线的半导体器件，外形有两种形式:螺栓形和平板形，如图13.1所示。在螺栓形晶闸管中，螺栓一端是阳极(或正极)A，使用时将该端用螺母固定在散热器上;另一端有两条引线:粗引线是阴极(或负)K，细引线是控制极GO。平板形晶闸管的两血分别是阳极和阴极，中间引出线是控制极，其散热是用两个互相绝缘的散热器把器件夹在中间，由于散热效果较

2、好，容量较大的晶闸管都采用平板形结构。晶闸管的图形符号也示在图13.1中。返回图13.1晶闸管的外形与图形符号返回13.1晶闸管下一页13.1.2晶闸管的工作原理晶闸管的管芯是由P型和N型半导体交替叠成的PNPN四层元件，中间形成了三个PN结J１,J２和J３，如图13.2(a)所示为了便于分析，将晶闸管等效地看成两个三极管，一个是PNP型管T１，另一个是NPN型管T２即中间两层半导体为两管共有，每只晶闸管的集电极都与另一只晶闸管的基极连在一起。下面结合图13.2，从四个方面来说明晶闸管的工作原理。返回上一页13.1晶闸管下一页

3、1.晶闸管的阻断状态当晶闸管的阳极和阴极间加上正向电压时，即阳极接外加电压正端，阴极接外加电压负端，会使J１,J３两个PN结都处于正向偏置，而中间的PN结却处于反向偏置，故晶闸管不导通。从图13.2(ｂ)可看出，这时虽然两管都因发射结正偏、集电结反偏而处于可能的放大状态，但由于无信号输入(开关S断开)，故晶闸管仍处于阻断状态。晶闸管的这种状态称为正向阻断状态。返回上一页图13.2晶闸管工作原理示意图返回13.1晶闸管下一页当晶闸管阳极与阴极间加上反向电压时，即阳极接外加电压负端，阴极接外加电压正端，此时中间的PN结处于正向偏置

4、，而J１和J３两个PN结处于反向偏置，晶闸管也不导通。从图13.2(ｂ)也可看出，这时两管都不具备放大工作条件，所以无论控制极是否加电压都不能使晶闸管导通。晶闸管的这种状态称为反向阻断状态。由此可见，晶闸管正、反向都具有阻断能力，这一点是普通二极管所没有的。2.晶闸管的导通状态如图13.2(ｂ)所示，由于晶闸管等效电路中一个三极管的集电极同时又是另一管的基极，这种结构形成了内部的正反馈联系。返回上一页13.1晶闸管下一页在晶闸管加上正向电压时，如果控制极也加上足够的正向电压(开关S闭合)，则有电流IＣ从控制极流入NPN管的基极

5、。NPN管导通后，其集电极电流ＩＣ２流入PNP管的基极，并使其导通，于是该管的集电极电流ＩＣ１，又注入NPN管的基极。如此往复循环，形成强烈的正反馈过程，导致两个三极管均饱和导通，结果使晶闸管迅速地由阻断状态转为导通状态。这一过程可表示为ＩＣ↑→ＩＢ２→↑ＩＣ２→↑（ＩＢＩ↑）→ＩＣ１返回上一页13.1晶闸管下一页这就是晶闸管在正向阳极电压和正向控制极电压作用下导通的基本原理。导通时饱和电流IＡ由阳极电源电压UＡ和负载电阻ＲＬ来决定，即ＩＡ＝ＵＡ／ＲＬ（１３.１）3晶闸管导通后，控制极失去控制作用晶闸管一旦导通，由于强烈的正反

6、馈，已经有了比控制极电流IＣ大许多倍的电流IＣ１输入NPN管的基极，这时即使断开开关S(ＩＣ=0)晶闸管仍能继续保持导通状态。可见晶闸管是一种只能控制其导通，而不能控制其关断的半控型器件。返回上一页13.1晶闸管下一页4.晶闸管的关断下述两种情况，均可将导通的晶闸管关断。(1)将阳极电压变为反向，使两管都立即处于反向电压作用下而关断(2)减小阳极电压或增大负载电阻ＲL，根据式(13.1)，电流ＩＡ减小，当ＩＡ减小到某一数值以下时，晶闸管也能关断。这是因为，晶闸管与普通三极管不同，它的四层半导体都较厚，电子空穴的复合作用强，即β

7、１、β２都比较小;而且β值还随电流的减小而降低，所以当ＩＡ减小到使乘积Β１β２小于1时，就破坏了正反馈的幅值条件，导致晶闸管关断。返回上一页13.1晶闸管下一页综上所述可知:(l)欲使晶闸管导通需具备两个条件:一是应在晶闸管的阳极与阴极之间加上正向电压;二是应在晶闸管的控制极与阴极之间也加上正向电压和电流。(2)晶闸管一旦导通，控制极即失去控制作用，故晶闸管为半控型器件。(3)为使晶闸管关断，必须使其阳极电流减小到维持电流以下，这只有用使阳极电压减小到零或反向的方法来实现。返回上一页13.1晶闸管下一页13.1.3晶闸管的伏安

8、特性晶闸管的伏安特性是指它的阳极电压UＡＫ与阳极电流ＩＡ之间的关系曲线。在ＩＣ=0的情况下，晶闸管的伏安特性曲线如图13.3所示。当晶闸管的阳极加正向电压、控制极不加电压时，晶闸管只有很小的漏电流流过。只要外加电压小于正向转折电压ＵＢＯ，虽然随着阳极正向电压的增加，正向漏电流