电力电子第一章电力电子器件ppt课件.ppt

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1、杨淑英合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽省高等学校精品课程电力电子技术PowerElectronicTechnology1.3、半控型器件—晶闸管晶闸管概述晶闸管的结构与工作原理晶闸管的基本特性晶闸管的主要参数晶闸管的派生器件晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器（SiliconControlledRectifier-SCR）按照IEC（国际电工委员会）的定义，晶闸管是指那些具有3个以上的PN结，主电压—电流特性至少在一个象限内具有导通、阻断两个稳定状态，且可在这两个稳定状态之间进行转换的半导体器件。1956年美国贝尔实验室（BellLab）发

2、明了晶闸管1957年美国通用电气（GE）公司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，在大容量的场合具有重要地位1.3半控性器件——晶闸管上次课内容回顾1、二极管的静态特性上次课内容回顾2、二极管的动态特性上次课内容回顾3、二极管的参数正向平均电流IF(AV)使用时应按有效值相等的原则来选取电流定额，即实际波形电流与正向平均电流有效值相等。并应留有一定的裕量。100A的二极管，对下图波形，最大能送出的的平均电流为多少？141.4A90.7A上

3、次课内容回顾4、电力二极管的应用5、电力二极管的主要类型电力二极管是都是基于PN结的吗？电力二极管是都是多级性器件吗？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1.3.1晶闸管的结构与工作原理引出阳极(Anode)A、阴极(Kathode)K和门极(Gate)（控制端）G三个联接端1.3.1晶闸管的结构与工作原理螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构1.3.1晶闸管的结构与工作原理对于螺栓型封装，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

4、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1.3.1晶闸管的结构与工作原理如前所述，晶闸管是PNPN四层半导体结构。四个区分别命名为P1、N1、P2、N2。P1区引出A极，N2区引出K极，P2区引出G极。四个区形成三个PN结：J1、J2、J31.3.1晶闸管的结构与工作原理P2N2GKP1N1AJ1J2J3P2N1晶体管回顾1.3.1晶闸管的结构与工作原理开通过程S闭合晶闸管门极注入电流IG流经V2的基极经V2放大后，集电极电流IC2构成了V1的基极电流经V1放大后，进一步增大了V2的基极电流IGIB2IC2IB1IC1正反馈过程1.3.

5、1晶闸管的结构与工作原理假设1=Ic1/Ie1、2=Ic2/Ie2-分别为V1、V2的共基极电流增益1.3.1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）：1.3.1晶闸管的结构与工作原理即使门极电流被撤除，IG=0，由于1+2≈1，IK=IA仍将很大，内部已形成强烈正反馈，晶闸管处于通态。IK=IA=EA/R晶闸管导通的条件，1+2≥1，此时对应的阳极电流成为“擎住电流”，门极便失去了控制能力。1.3.1

6、晶闸管的结构与工作原理其他几种可能导通的情况（非门极出发机构）：正向转折导通：在IG=0时，提高阳极-阴极之间的正向电压VAK，使反向偏置的J2结（N1P2）击穿，电流IA迅速上升，1+2≈1，IA增加到EA/R。热触发：当温度增加，反向饱和电流随之增加，IA、IK增大，直到1+2≈1，晶闸管导通。1.3.1晶闸管的结构与工作原理其他几种可能导通的情况：du/dt导通：各PN结都存在结电容，当外加正向电压VAK的du/dt很高时，各PN结将流过很大的充电电流：i=C·du/dt。P1N1之间充电电流→IA、IK增大P2N2之间充电电流→IB2增大→IA、IK增大→

7、1+2≈1以上导通都不加门极信号→非正常导通，这是必须防止和避免的。要提高器件本身du/dt耐量，减小漏电流，提高耐压，特别是提高高结温下的耐压等。同时在电路中采取保护措施，降低电路上的干扰信号的影响。以防止晶闸管误动作。1.3.1晶闸管的结构与工作原理1）外加正向电压下J1、J3正偏J2反偏；2）在GK间正向电压作用下，N2区有电子注入到P2区；3）注入到P2区的电子除了形成门极电流外，将被J2空间场捕获，扫向N1区；4）N1区电子的增加，将进一步增加J1结的正偏电压，进而增加了P1区向N1区的空穴注入，并由J