电力二极管与晶闸管

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1、第1章电力二极管与晶闸管学习目标1.掌握电力二极管的结构、伏安特性、主要参数、测试方法和选用方法。2.了解晶闸管的结构、工作原理及伏安特性3.掌握晶闸管的导通条件和关断条件。4.熟练掌握晶闸管的主要参数、测试方法和选用方法。5.掌握双向晶闸管的结构、主要参数及选用测试方法。《电力电子技术》第一节电力二极管电力二极管是指可以承受高电压大电流具有较大耗散功率的二极管，在电路中常作为整流、续流、电压隔离、钳位或保护元件。《电力电子技术》一、结构与伏安特性1.结构a)b)c)d)图1-1电力二极管的结构、符号

2、和外形a)结构b)符号c)螺旋式外形d)平板式外形《电力电子技术》2.伏安特性电力二极管的阳极和阴极间的电压UAK和流过管子的电流IA之间的关系称为伏安特性，其伏安特性曲线如图1-2所示。图1-2电力二极管的伏安特性《电力电子技术》二、主要参数1.额定正向平均电流IF在规定的环境温度为40℃和标准散热条件下，元件PN结温度稳定且不超过140℃时，所允许长时间连续流过50Hz正弦半波的电流平均值。将此电流值取规定系列的电流等级，即为元件的额定电流。2.反向重复峰值电压URRM在额定结温条件下，取元件反向

3、伏安特性不重复峰值电压值URSM的80%称为反向重复峰值电压URRM。将URRM值取规定的电压等级就是该元件的额定电压。3.正向平均电压UF在规定环境温度+40℃和标准散热条件下，元件通过50Hz正弦半波额定正向平均电流时，元件阳极和阴极之间的电压的平均值，取规定系列组别称为正向平均电压UF，简称管压降，一般在0.45～1V范围内。《电力电子技术》三、电力二极管的选用1.选择额定正向平均电流IF的原则（1-1）选用时取相应标准系列值即可。2.选择额定电压URRM的原则URRM=（2～3）UDM（1-2

4、）选用时取相应标准系列值。《电力电子技术》3.电力二极管的测试及使用注意事项由于电力二极管的内部结构为PN结，因此用万用表的R×100挡测量阳极A和阴极K两端的正、反向电阻，可以判断电力二极管的好坏。一般电力二极管的正向电阻在几十欧至几百欧，而反向电阻在几千欧至几十千欧以上为好的；若正、反向电阻都为零或都为无穷大，说明电力二极管已经损坏。注意：严禁用兆欧表测试电力二极管。电力二极管使用时必须保证规定的冷却条件，如不能满足规定的冷却条件，必须降低容量使用。如规定风冷元件使用在自冷时，只允许用到额定电流的

5、1/3左右。《电力电子技术》四、电力二极管的主要类型1.整流二极管整流二极管多用于开关频率不高(1kHz以下)的整流电路中。但其正向电流定额和反向电压定额却很高。2.快恢复二极管恢复过程很短(一般在5μs以内)的二极管被称为快恢复二极管。可用于要求很小恢复时间的电路中。3.肖特基二极管肖特基二极管反向恢复时间很短(10～40ns)，正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲；在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于快恢复二极管。多用于200V以下的低压场合；肖特基二极管适用于较低输出电压和要求较低正

6、向管压降的换流器电路中。《电力电子技术》第二节晶闸管一、晶闸管的结构晶闸管是四层(PlNlP2N2)三端(阳极A、阴极K、门极G)器件，其内部结构和等效电路如图1-3所示。a)b)图1-3晶闸管的内部结构和等效电路a)内部结构b)以互补三极管等效《电力电子技术》晶闸管的符号及外形晶闸管的符号及外形如图1-4所示，a)b)c)图1-4晶闸管的符号及外形a)晶闸管的符号b）螺栓形晶闸管的外形c）带有散热器平板式晶闸管的外形《电力电子技术》二、晶闸管的导通与关断条件导通和关断条件可通过图1-5所示的实验图1

7、-5晶闸管的导通与关断实验电路《电力电子技术》二、晶闸管的导通与关断条件实验结论：1）晶闸管的导通条件：在晶闸管的阳极和阴极两端加正向电压，同时在它的门极和阴极两端也加正向电压，两者缺一不可。2)晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，因此门极所加的触发电压一般为脉冲电压。晶闸管从阻断变为导通的过程称为触发导通。门极触发电流一般只有几十毫安到几百毫安，而晶闸管导通后，可以通过几百、几千安的电流。3)晶闸管的关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流IH。《电力电子技术》三、晶闸管的工作原理晶闸管等效为两

8、个互补连接的三极管工作分析IG→IB2↑→IC2（IB1)↑→IB2↑↑＿＿＿＿＿＿＿＿↓图1-6晶闸管的工作原理示意图《电力电子技术》四、晶闸管的阳极伏安特性晶闸管的阳极与阴极间的电压ua和阳极电流ia之间的关系，称为阳极伏安特性。其伏安特性曲线如图1-7所示。图1-7晶闸管的伏安特性曲线《电力电子技术》五、晶闸管主要参数1.额定电压UTn当门极开路，元件处于额定结温时，根据所测定的正向转折电压UBO和反向击穿电压URO，由制造厂家规定减去某一数值(通