第三讲电力电子器件（二）

《第三讲电力电子器件（二）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三讲电力电子器件（二）半控型器件－晶闸管3半控型器件—晶闸管3.1概述3.2晶闸管的结构与工作原理3.3晶闸管的基本特性3.4晶闸管的主要参数3.5晶闸管的派生器件3.1概述晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（SiliconControlledRectifier——SCR）1956年美国贝尔实验室（BellLab）发明了晶闸管1957年美国通用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品1958年商业化开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在

2、大容量的场合具有重要地位晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型——普通晶闸管广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件返回3.2晶闸管的结构与工作原理外形有螺栓型和平板型两种封装引出阳极(Anode)A、阴极(Kathode)K和门极(Gate)（控制端）G三个联接端对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器(Radiator)紧密联接且安装方便平板型封装的晶闸管可由两个散热器(Radiator)将其夹在中间图1-6晶闸管的外形、结构和电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号返回3.2晶闸管的结构与工作原理图1-7晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a)双

3、晶体管模型b)工作原理3.2晶闸管的结构与工作原理Ic1=1IA+ICBO1（1-1）Ic2=2IK+ICBO2（1-2）IK=IA+IG（1-3）IA=Ic1+Ic2（1-4）式中1和2分别是晶体管V1和V2的共基极电流增益；ICBO1和ICBO2分别是V1和V2的共基极漏电流。由以上式（1-1）~（1-4）可得（1-5）3.2晶闸管的结构与工作原理晶体管的特性是：在低发射极电流下是很小的，而当发射极电流建立起来之后，迅速增大。阻断状态：IG=0，1+2很小。流过晶闸管的漏电流稍大于两个晶体管漏电流之和开通（门极触发）：注入触发电流使晶

4、体管的发射极电流增大以致1+2趋近于1的话，流过晶闸管的电流IA（阳极电流）将趋近于无穷大，实现饱和导通。IA实际由外电路决定。3.2晶闸管的结构与工作原理其他几种可能导通的情况：阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应阳极电压上升率du/dt过高结温较高光直接照射硅片，即光触发光触发可以保证控制电路与主电路之间的良好绝缘而应用于高压电力设备中之外，其它都因不易控制而难以应用于实践，称为光控晶闸管（LightTriggeredThyristor——LTT）只有门极触发（包括光触发）是最精确、迅速而可靠的控制手段3.3晶闸管的基本特性静态特性承受反向电压

5、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返回3.3晶闸管的基本特性晶闸管的阳极伏安特性第I象限的是正向特性第III象限的是反向特性图1-8(a)晶闸管阳极伏安特性IG2>IG1>IG3.3晶闸管的基本特性IG=0时，器件两端施加正向电压，正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。这种开通叫“硬开通”，一般不允许硬开通。随着门极电流幅值的

6、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3.3晶闸管的基本特性导通期间，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。（阳极伏安特性图）晶闸管上施加反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性阴极是晶闸管主电路与控制电路的公共端3.3晶闸管的基本特性晶闸管的门极触发电流从门极流入晶闸管，从阴极流出门极触发电流也往往是通过触发电路在门极和阴极之间施加触发电压而产生的晶闸管的门极和阴极之间是PN结J3，其伏安特性称为门极伏安特性。为保证可靠、安全的

7、触发，触发电路所提供的触发电压、电流和功率应限制在可靠触发区。(门极伏安特性图）3.3晶闸管的基本特性晶闸管的门极伏安特性图中ABCGFED所围成的区域为可靠触发区图中阴影部分为不触发区图中ABCJIH所围成的区域为不可靠触发区PGMBCDAEGFLK0IFGMUGTUFGMIGTUGTUGDIGTIGDABCIHJ图1－8（b）晶闸管门极伏安特性3.3晶闸管的基本特性动态特性图1-9晶闸管的开通和关断过程波形3.3晶闸管的基本特性开通过程(特性图)开通时间tgt包括延迟时间td与上升时间tr，即tgt=td+tr（1-6）延迟时间td：门极电流阶跃时刻

8、开始，到阳极电流上升到稳态值的10%的时间上升时间tr：阳极电流从10%上升到稳