晶闸管及其应用课件.ppt

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1、晶闸管及其应用晶闸管可控整流电路应用举例晶闸管（SiliconControlledRectifier）晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。优点：G控制极基本结构K阴极G阳极AP1P2N1N2四层半导体晶闸管是具有三个PN结的四层结构,其外形、结构及符号如图。(c)结构KGA(b)符号(a)

2、外形晶闸管的外形、结构及符号三个PN结P1P2N1N2KGA晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合+KAT2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGKT1T2工作原理A在极短时间内使两个三极管均饱和导通，此过程称触发导通。形成正反馈过程KGEA>0、EG>0EGEA+_R晶闸管导通后，去掉EG，依靠正反馈，仍可维持导通状态。工作原理GEA>0、EG>0KEA+_RT1T2EGA形成正反馈过程晶闸管导通的条件：1.晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。2.晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或正向脉冲(正向触发电压)。晶闸

3、管导通后，控制极便失去作用。依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。晶闸管关断的条件：1.必须使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应不能维持。2.将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反相电压。正向特性反向特性URRMUFRMIG2>IG1>IG0UBRIFUBO正向转折电压IHoUIIG0IG1IG2+_+_反向转折电压正向平均电流维持电流U伏安特性（1）电压定额断态重复峰值电压UDRM——断态重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。国标规定重复频率为50Hz，每次持续时间不超过10ms。规定断态重复峰值电压UDRM为断态不

4、重复峰值电压（即断态最大瞬时电压）UDSM的90%。断态不重复峰值电压应低于正向转折电压Ub0，所留余量大小由生产厂家自行规定。反向重复峰值电压URRM——是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。规定反向重复峰值电压URRM为反向不重复峰值电压（即反向最大瞬态电压）URSM的90%。反向不重复峰值电压应低于反向击穿电压，所留余量大小由生产厂家自行规定。主要参数通态（峰值）电压UTM——这是晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的值作为该器件的额定电压。选用时，额定电压要留有一定裕量

5、，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2～3倍。额定电压UTN=（2～3）UTM（2）电流定额通态平均电流IT(AV)——国标规定通态平均电流为晶闸管在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。同电力二极管一样，这个参数是按照正向电流造成的器件本身的通态损耗的发热效应来定义的。因此在使用时，同样应该按照实际波形的电流与通态平均电流所造成的发热效应相等，即有效值相等的原则来选取晶闸管的此项电流定额，并应留一定裕量。一般取其通态平均电流为按此原则所得计算结果的1.5—2倍

6、。维持电流IH——使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安，与结温有关。结温越高，则IH越小。擎住电流IL——晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流。对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的2~4倍。（3）动态参数除了开通时间tg和关断时间tq外，还有：断态电压临界上升率du/dt这是指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率。如果在断态的晶闸管两端所施加的电压具有正向的上升率，则在逐段状态下相当于一个电容的J2结会有充电电流流过，称之为位移电流。此电流流经J3结时，起到类似门极触发电流的

7、作用。如电压上升率过大，就会使晶闸管误导通。通态电流临界上升率di/dt这是指在规定条件下，晶闸管能承受而不导致损坏的最大通态电流上升率。如果电流上升太快，则晶闸管刚一开通，便会有很大的电流集中在门极附近的小区域内，从而造成局部过热而使晶闸管损坏。主要参数UDRM:正向重复峰值电压（晶闸管耐压值）晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。一般取UDRM=80%UB0。普通晶闸管UDRM为100V—3000V反向重复峰值电压控制极开路时,允许重复作用在晶闸管元件上的反向峰值电压。一般取URRM=80%UBR普通晶闸管URRM为100V

8、—3000VURRM：正