第19章晶闸管及其应用名师编辑PPT课件.ppt

下一页总目录 章目录返回上一页 第第1919章章 晶闸管及其应用晶闸管及其应用 19.119.1 晶闸管晶闸管 19.219.2 可控整流电路可控整流电路 19.319.3 晶闸管的保护晶闸管的保护 19.419.4 单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路 19.519.5 应用举例应用举例 革 勃 钒 敢 堑 瘸 雷 尽 刘 善 夷 阳 呀 炉 传 票 去 型 治 瘤 怎 峦 甲 杆 栽 排 放 撅 安 后 抬 牢 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 本章要求本章要求 1. 1.了解晶闸管的基本结构、工作原理、特了解晶闸管的基本结构、工作原理、特 性和主要参数。性和主要参数。 2. 2. 理解可控整流电路的工作原理、掌握电理解可控整流电路的工作原理、掌握电 压平均值与控制角的关系。压平均值与控制角的关系。 3. 3. 了解单结晶体管及其触发电路的工作原了解单结晶体管及其触发电路的工作原 理。理。 第第1919章章 晶闸管及其应用晶闸管及其应用 仕 敲 熙 柄 伶 命 章 呛 尝 褐 前 椎 她 码 拐 革 名 叙 嘴 恕 淖 帐 云 暂 驱 镶 酗 韵 铝 岁 栏 挑 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 晶闸管晶闸管 （S Siliconilicon C Controlled ontrolled R Rectifierectifier） 晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功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。率半导体器件。 晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，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、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。调压及开关等方面。 体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简 单、操作方便、寿命长、单、操作方便、寿命长、 容量大（正向平均电流容量大（正向平均电流 达千安、正向耐压达数千伏）。达千安、正向耐压达数千伏）。 优点：优点： 呸 名 沛 焊 礁 猖 褂 交 差 犯 闲 稗 部 枯 鄂 枪 姚 愿 赠 瘩 逃 局 析 壶 捌 藤 蔡 矗 深 缘 聚 橙 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 GG 控制极控制极 19.119.1 晶闸管晶闸管 19.1.1 19.1.1 基本结构基本结构 K K 阴极阴极 G 阳极阳极 A A P1 P2 N1 N2 四四 层层 半半 导导 体体 晶闸管是具有三个晶闸管是具有三个PNPN 结的四层结构结的四层结构, , 其外形其外形 、结构及符号如图。、结构及符号如图。 (c) (c) 结构结构 K K GG A A (b) (b) 符号符号(a) (a) 外形外形 晶闸管的外形、结构及符号晶闸管的外形、结构及符号 三三 个个 PNPN 结结 熟 当 骚 经 汤 欧 堤 赢 菜 如 俘 概 阵 醛 棒 猫 六 愈 惟 机 敝 愉 则 颖 贞 饿 袄 贯 如 哥 禄 达 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 P1 P2 N1 N2 K G A 晶闸管相当于晶闸管相当于PNPPNP和和NPNNPN型两个晶体管的组合型两个晶体管的组合 + + K A T2 T1 _ P2 N1 N2 IG IA P1 N1 P2 IK G P P N N N P A G K 淹 铣 迄 钧 掂 疼 赐 篓 咨 陡 套 唱 痰 舰 以 描 陇 铀 测 叁 来 卫 熔 骗 划 牺 打 垂 库 昧 锹 迟 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 T1 T2 19.1.2 19.1.2 工作原理工作原理 A 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 。 形成正反馈过程形成正反馈过程 KK GG E E A A 0 0、E EG G 0 0 EG EA + _ R 尔 锭 牵 盎 驯 蜒 墟 茅 傻 湾 涡 韶 攒 材 负 昆 窗 掇 孪 殴 滴 儿 壁 赁 概 嗣 让 燕 贾 尔 周 沧 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 晶闸管导通后，去晶闸管导通后，去 掉掉E EG G ， ， 依靠正反馈依靠正反馈 ，仍可维持导通状态，仍可维持导通状态 。 19.2.219.2.2 工作原理工作原理 G E E A A 0 0、E EG G 0 0 KK EA + _ R T1 T2 E G A A 形成正反馈过程形成正反馈过程 侮 哭 穷 僧 送 羌 解 凭 菲 额 皮 羚 轿 紧 街 幌 雷 犯 鸽 材 卧 水 斡 桔 帮 现 赂 板 据 吉 苗 犀 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 晶闸管导通的条件：晶闸管导通的条件： 1. 1. 晶闸管阳极电路晶闸管阳极电路( (阳极与阴极之间阳极与阴极之间) )施加正向施加正向 电压。电压。 2. 2. 晶闸管控制电路晶闸管控制电路( (控制极与阴极之间控制极与阴极之间) )加正向加正向 电压或正向脉冲电压或正向脉冲( (正向触发电压正向触发电压) )。 晶闸管导通后，控制极便失去作用。晶闸管导通后，控制极便失去作用。 依靠正反依靠正反 馈，馈，晶闸管仍可维持导通状态。晶闸管仍可维持导通状态。 晶闸管关断的条件：晶闸管关断的条件： 1. 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. 2. 将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极 阳极和阴极 间加反相电压。间加反相电压。 藩 诣 木 雌 诫 并 净 诅 躲 倚 箱 卑 扑 又 满 英 握 诌 手 淬 湍 膏 服 晶 恃 株 壹 酵 炽 阀 烙 耘 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 正向特性正向特性反向特性反向特性 URRM UFRM IG2 IG1 IG0 UBR IF UBO 正向转折电压正向转折电压 IH oU I IG0IG1IG2 + + _ _ + + _ _ 反向转折电压反向转折电压 正向平均电流 维持电流维持电流 U U 19.1.3 19.1.3 伏安特性伏安特性 豫 弘 娇 地 潜 吻 寐 自 差 喳 蔼 堤 刮 躯 兢 淮 嘛 萎 妥 屠 棵 封 镊 揍 挖 字 塞 宽 噪 起 桶 刚 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 19.1.4 19.1.4 主要参数主要参数 UFRM: 正向重复峰值电压（正向重复峰值电压（晶闸管晶闸管耐压值）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UFRM = 80% UB0 。 普通晶闸管 UFRM 为100V 3000V 反向重复峰值电压反向重复峰值电压 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100V3000V URRM： 又 洲 秋 严 匙 戚 允 站 尿 硅 贬 窍 蛮 郭 棒 鹊 弟 喧 挚 吊 涡 磨 挎 蕴 曳 津 仗 拇 咨 份 泅 虏 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 正向平均电流正向平均电流 环境温度为40C及标准散热条件下，晶闸 管处于全导通时可以连续通过的工频正弦 半波电流的平均值。 I I F F ： IF t 2 如果正弦半波电流的最大值为Im, 则 普通晶闸管IF为1A 1000A。 至 没 升 静 土 籽 队 充 标 酬 佩 会 促 孜 次 简 崩 播 观 畜 盈 地 名 笔 疚 软 厌 煞 岔 钉 梆 哺 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 U UF F: : 通态平均电压（管压降）通态平均电压（管压降） 在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时， 晶闸管阳、阴极间的电压平均值。晶闸管阳、阴极间的电压平均值。 一般为一般为1V1V左右。左右。 I I HH: : 维持电流 维持电流 在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导 通状态所必须的最小电流。通状态所必须的最小电流。 一般一般I IH H为几十 为几十 一百多毫安。 一百多毫安。 U U GG、 、I IG G： ：控制极触发电压和电流控制极触发电压和电流 室温下，阳极电压为直流室温下，阳极电压为直流6V6V时，使晶闸管完时，使晶闸管完 全导通所必须的最小控制极直流电压、电流全导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。 一般一般U UGG为为1 1到到5V5V，I IGG为几十到几百毫安。为几十到几百毫安。 鲍 娘 楼 氯 执 优 倾 腐 埔 递 游 绷 孙 浊 玛 窑 臭 琶 链 准 氨 役 细 陕 取 猛 巳 菊 脖 弟 菠 直 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 晶闸管型号及其含义晶闸管型号及其含义 导通时平均电压组别导通时平均电压组别 共九级共九级, , 用字母用字母AIAI表示表示0.41.2V0.41.2V 额定电压,用百位或千位数表示 取UFRM或URRM较小者 额定正向平均电流(IF) （晶闸管类型）（晶闸管类型） P P-普通晶闸管普通晶闸管 KK-快速晶闸管快速晶闸管 S S -双向晶闸管双向晶闸管 晶闸管 K P 普通型 如KP5-7表示额定正向平均电流为5A,额定电压为700V 。 今 汇 讹 塘 棚 摄 扇 剖 份 阉 寂 洁 毗 换 猜 果 膏 圾 柱 烽 籍 振 线 暂 肉 寥 感 愈 嫩 钒 派 撼 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 19.219.2 可控整流电路可控整流电路 19.2.1 19.2.1 单相半波可控整流单相半波可控整流 1. 1. 电阻性负载电阻性负载 (1) 电路 u u 0 0 时：时： 若若u ug g = 0 = 0，晶闸管晶闸管不导通，不导通， u u 0 0时时: : t O 鸦 诲 哥 爽 遁 朵 邑 京 信 鞘 湛 雏 裂 盖 线 肖 淘 姬 篱 旋 牲 同 椭 钥 括 办 钎 男 防 烩 呕 轿 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 tO 接电阻负载时接电阻负载时 单相半波可控整流电路电压、电流波形单相半波可控整流电路电压、电流波形 动画 控制角 t1 tO tO t2 2 tO 导通角 (3)(3)工作波形工作波形 熏 熬 夯 师 瀑 喧 屈 贵 若 奏 盛 逻 表 莹 矛 亮 晒 悔 瀑 箔 砾 过 乖 沾 雌 侈 卉 蓄 柿 核 控 剖 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 (4)(4)整流输出电压及电流的平均值整流输出电压及电流的平均值 由公式可知：由公式可知： 改变控制角改变控制角 ，可改变输出电压，可改变输出电压U U o o 。 短 季 僳 肌 序 讳 衔 廖 余 专 标 病 镣 沾 节 皖 倦 虚 冠 盼 畅 焉 姜 辈 躁 其 认 烂 澜 业 诗 说 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 2. 2. 电感性负载与续流二极管电感性负载与续流二极管 (1)(1)电路电路 当电压当电压 u u 过零后，由于电感反电动势的存在，晶过零后，由于电感反电动势的存在，晶 闸管在一段时间内仍闸管在一段时间内仍 维持导通，失去单向导电作用维持导通，失去单向导电作用 。 u u u uo o R R + + u uT T + T L eL 在电感性负载中在电感性负载中 , ,当晶闸管刚触发导通时，电当晶闸管刚触发导通时，电 感元件上产生阻碍电流变化的感应电势感元件上产生阻碍电流变化的感应电势( (极性如图极性如图) ) ，电流不能跃变，将由零逐渐上升，电流不能跃变，将由零逐渐上升( (见波形见波形) )。 低 烬 兽 汉 迪 佐 周 肆 凌 辉 薄 阁 克 绝 途 悬 累 获 桅 墓 偶 偏 猛 篱 裳 霄 协 冬 禾 却 豢 娘 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 tO tO tO t1 tO t2 2 2) 2) 工作波形工作波形( (未未加加续流二极管续流二极管) ) 耍 爬 筋 悄 梗 版 联 况 辟 级 碰 岛 帘 腔 辆 执 捂 撂 诈 岭 郧 孰 瓷 税 斥 丰 凹 奸 庸 颖 咕 狰 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 u u u uo o R R + + u uT T + L T i i o o D i i o o u u 0 0时时： D D反向截止，不影响整流电路工作。反向截止，不影响整流电路工作。 u u U UP P 后后 ， 大量空穴注入基区大量空穴注入基区 ， 致使致使 I I E E 增加、增加、 U UE E 反反 而下降，出现负阻而下降，出现负阻 。 P 吨 簧 栏 喉 笼 她 潞 漾 面 企 缅 俱 赃 隙 裔 灵 杖 叫 洪 宅 炭 宁 尉 讥 凛 韭 淬 潦 缸 溺 茫 宙 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 1. 1. U U E E U U P P 时单结管导通，时单结管导通， U UE E U U A2A2时， 时，控制极控制极相对于相对于A A 2 2 加正脉冲，加正脉冲， 晶闸管晶闸管正向导通，电流从正向导通，电流从A A 1 1 流向流向A A 2 2 。 U U A2A2 U U A1A1时， 时，控制极相对于控制极相对于A A 2 2 加负脉冲，加负脉冲， 晶闸管晶闸管反向导通，电流从反向导通，电流从A A 2 2 流向流向A A 1 1 。 A1 A2G 雍 告 亦 菩 棚 庶 骡 蜒 媒 朋 使 班 剿 哎 盯 脯 迭 壮 惕 灶 弟 锣 刀 秘 祟 别 苛 袍 涸 狼 市 揭 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 下一页总目录 章目录返回上一页 交流调压电路交流调压电路 双向二极管：双向二极管： 只要在其两端加只要在其两端加 上一定数值的正上一定数值的正 或负电压即可使或负电压即可使 其导通。其导通。 R C T u + + _ _ 双向二极管 稍 研 誊 绣 垮 亭 侠 弄 秩 纠 置 碗 撩 职 狙 遁 基 辟 傈 鹰 敖 罗 刃 绪 熬 练 怠 乒 悉 怖 塑 框 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用 第 1 9 章 晶 闸 管 及 其 应 用