电子技术 王金花 王树梅 孙卫锋 第6单元 可控整流电

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1、第六单元可控整流电路6.4项目实施6.3相关知识6.5思考与练习6.6单元小结6.1学习目标6.2项目引入1．掌握晶闸管的结构、符号、工作原理2．掌握单结晶体管的简易测试方法。3．熟悉单结晶体管触发电路（阻容移相桥触发电路）的工作原理及调试方法。4．熟悉用单结晶体管触发电路控制晶闸管调压电路的方法。6.1学习目标6.2项目导入整流电路的功能是将交流电压转换成直流电压。常用的整流电路是二极管桥式整流电路，如图所示。该电路具有不可控制性，即其输出波形及有效电压是由输入信号决定的，整流电路无法将其改变。为了使输出波形及有效电压具有可控性以

2、适应不同的应用需求，可以用单向晶闸管替代桥式整流电路两臂的其中一个二极管，如图所示。由于晶闸管具有可控性，其构成的整流电路也具有可控性，故称之为可控整流电路。本单元讨论学习可控整流电路的特性及测试。6.3相关知识（一）晶闸管1．晶闸管的外观及内部结构晶闸管是一种大功率的半导体器件，它具有体积小、重量轻、耐压高、容量大、效率高、使用维护简单、控制灵敏等优点。同时它的功率放大倍数很高，可以用微小功率的信号对大功率的电源进行控制和变换，在脉冲数字电路中也可以作为功率开关使用。它的缺点是过载能力和抗干扰能力较差，控制电路比较复杂等。晶闸管

3、的外形如图所示。晶闸管有3个电极，阳极A、阴极K和控制极G，图6-4所示为晶闸管的内部结构和电路符号。晶闸管由PNPN4层半导体构成，中间形成3个PN结：J1、J2、J3。从下面的P1层引出阳极A，从N2层引出阴极K，由中间的P2层引出控制极G，用铝片和钼片作为衬底。2．晶闸管的工作原理为说明晶闸管的工作原理，可把晶闸管看成是由PNP（VT1）和NPN（VT2）两个三极管所组成，如图所示。当不加控制极电压，即IG = 0时，VT2基极没有输入电流，VT1和VT2中只有比较小的漏电流，晶闸管处于阻断状态。阳极和阴极之间加正向电压UAK

4、，控制极和阴极之间加正向电压UGK时，如图所示，产生控制极电流IG(IG =IB2)，经过VT2放大后，形成集电极电流IC2 =2IB2，这个电流又是VT1的基极电流IB1，即IB1 =IC2，同样经过VT1放大，产生集电极电流IC1 =12IB2，此电流又作为VT2的基极电流再次放大，如此循环往复，形成一个正反馈过程。由于VT2基极电流加入IC1，当IC1增大到一定大小后，即使撤去IG，电流也能自行保持且不断增长，于是在极短时间内很快使两个管子充分饱和，使晶闸管处于导通状态。导通以后，晶闸管的阳极电流很大，而管子两端的压降很

5、小，约1V，此时外加的电源电压UAK基本上都加在负载电阻RL上。晶闸管导通以后，VT2中的基极电流比原来外加的电流IG大得多，所以即使此时将控制极电压去掉，晶闸管仍能继续导通，所以为使晶闸管导通，控制极只需加一个正的触发脉冲。为使晶闸管由导通变为阻断状态，可以采用降低电源电压、增大负载电阻或改变电源电压极性等方法，使阳极电流IA减小到某一特定数值以下，才能使晶闸管重新阻断。这是由于当IA减小时，相当于三极管VT1、VT2的电流也随之减小，当IE很小时，值下降。此时在两个三极管中电流将愈来愈小，因而很快使晶闸管阻断。3．晶闸管的伏安

6、特性晶闸管的伏安特性曲线如图所示，晶闸管的阳极和阴极间加上正向电压，而控制极不加电压时，晶闸管的J1、J3结处于正向偏置，J2结处于反向偏置，晶闸管只能通过很小的正向漏电流IDR，即特性曲线的OA段，称为正向阻断状态。当阳极电压继续增加到图中的UBO时，J2结被反向击穿，阳极电流急剧上升，特性曲线突然由A点跳到B点，晶闸管处于导通状态。UBO称为正向转折电压。晶闸管导通以后电流很大而管压降只有1V左右，此时的伏安特性与二极管的正向特性相似，即图中的BC段，称为正向导通特性。晶闸管导通后，如果减小阳极电流，则当IA小于IH时，晶闸管突

7、然由导通状态转变为阻断，特性曲线由B点跳回到A点。IH称为维持电流。当控制极加上电流IG时，使晶闸管由阻断变为导通所需的阳极电压值将小于UBO，而且IG愈大，所需的阳极电压愈小。不同IG时的正向特性如图所示。晶闸管的阳极电压为负时的伏安特性称为反向特性。晶闸管加反向电压时，J1、J3结处于反向偏置，J2结处于正向偏置，晶闸管只流过很小的反向漏电流。这时的伏安特性与二极管的反向特性相似，晶闸管处于反向阻断状态。当反向电压超过图中的UBR时，管子被击穿，反向电流急剧增加，使晶闸管反向导通，成为不可逆击穿。UBR称为反向击穿电压。晶闸管正

8、常工作时，外加电压不允许超过反向击穿电压，否则管子将被损坏。同时，外加电压也不允许超过正向转折电压，否则不论控制极是否加控制电流IG，晶闸管均导通。在可控整流电路中，应该由控制极电压来决定晶闸管何时导通。综上所述晶闸管的导通条件为：①