电工电子技术及应用 第2版 教学课件 作者 申凤琴 4 第10章.ppt

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1、第十章半控型电力电子器件及其应用第一节晶闸管第二节单相可控整流电路第三节单结晶体管触发电路第四节三相可控整流电路第五节双向晶闸管及应用返回主目录第一节晶闸管晶闸管原称可控硅。它是一种较理想的大功率变流器件。一、晶闸管的结构和工作原理1．晶闸管的结构大功率晶闸管的外形结构有螺栓式和平板式两种，晶闸管的外形和图形符号如图10-1所示。三个电极：阳极A，阴极K和门极G。四层（P1N1P2N2）三端（A、K、G）元件。等效电路1：三个PN结串联等效，如图10-2b所示。等效电路2：晶体管互补电路等效，如图10-2c所示。三个PN结：。如图10-2所示。图10

2、-1晶闸管的外型和符号塑封式螺栓式平板式图10-2晶闸管的内部芯片及等效电路芯片原理结构PN结等效电路互补晶体管等效电路2．晶闸管的导通与关断条件实验电路如10-3所示a)图10-3晶闸管的导通实验阳极接电源正极，门极开路，灯不亮b）图10-3晶闸管的导通实验阳极接电源正极，门极接正电压，灯亮c）图10-3晶闸管的导通实验导通后断开门极，灯仍亮实验总结：1）不加门极电压，即使阳极加正电压，管子也不能导通。2）只有在阳极加正电压，同时门极也加正电压，管子才导通。3）一旦晶闸管导通，门极将失去作用。结论：晶闸管的导通条件：阳极加正电压，同时门极也加正电压

3、。晶闸管的关断条件是：正向阳极电压降低到一定值（或者在晶闸管阳、阴极间施加反向电压）使流过晶闸管的电流小于维持电流。3．晶闸管的工作原理瞬时使互补晶体管达到饱和导通，即晶闸管由正向阻断状态转为导通状态；3）当管子一旦导通，如断开S，晶闸管仍能继续导通的原因是强烈的正反馈电流取代了的作用。晶闸管的工作原理如图10-4所示。原理分析：1）阳极加正向电压，使互补晶体管有正确接法的工作电源；2）开关S闭合，给N1P2N2型晶体管的基极输入电流，经过强烈的正反馈即强烈正反馈图10-4晶闸管的工作原理二、晶闸管的伏安特性晶闸管的正向伏安特性如图10-5右侧所示。

4、正向阻断：时，结处于反向偏置，管子只有很小的正向漏电流。硬导通：时，结被击穿，电流突然上升，管子由阻断状态变为正向导通状态，管子导通是不可控的，多次硬导通会损坏管子。正向导通：门极有适当的流入，使管子正向导通。反向阻断：结反偏，晶闸管只流过很小的反向电流。反向击穿：当反向电压增大到反向击穿电压时，结被击穿，管子反向导通，此时功耗很大，可能损坏。晶闸管的反向伏安特性如图10-5左侧所示。图10-5晶闸管的伏安特性—正向转折电压—断态正向不重复峰值电压—断态正向重复峰值电压—反向击穿电压—断态反向不重复峰值电压—断态反向重复峰值电压三、晶闸管的主要参数1

5、．电压定额（1）断态正向重复峰值电压和反向重复峰值电压（）是门极开路而元件的结温为额定值时，允许重复加在元件上的正（反）向峰值电压。（10-1）（3）额定电压指元件的标称电压。选用公式为式中，是晶闸管正常工作时阳极电压的峰值电压（V）。（2）通态平均电压晶闸管导通时管压降的平均值，一般在0.4~1.2V之间，管压降愈小，元件功耗愈小。2．电流定额（10-2）（1）额定电流（元件的额定通态平均电流）指晶闸管在规定的环境温度及散热条件下，允许通过的正弦半波电流的平均值。选用公式为式中，是可控整流电路输出电流平均值的最大值（A）；K是计算系数，见表10-1

6、。（2）维持电流在室温和门极开路时，晶闸管从通态到断态的最小电流，称为维持电流。当＜时，管子关断。（3）擎住电流晶闸管从断态到通态，去掉门极电压，并使其保持导通所需的最小电流。3．门极定额（2）门极反向峰值电压一般门极所加反向电压应小于其允许电压峰值，通常安全电压为5V左右。（1）门极触发电压和电流是指在室温下，晶闸管施加6V正向阳极电压时，使元件由断态转入通态所必须的最小门极电流。对应于的门极电压，称为门极触发电压。KP□—□□∣∣∣∟通态平均电压组别，（小于100A可不标）∣∣∣∟额定电压等级（如100V为1级，700V为7级等）∣∣∟额定电流系

7、列∣∟表示普通型（K-快速型，S-双向型，N-逆导型）∟表示晶闸管普通晶闸管型号命名含义如下：1）选择晶闸管的额定电压、额定电流时，应留有足够的安全余量。2）要有过电压、过电流保护措施。3）严格按规定散热。4)严禁用兆欧表检查晶闸管的绝缘情况。四、晶闸管的测试与使用1．万用表测试法根据PN结单向导电性，用万用表欧姆档测试晶闸管三个电极之间的电阻，就可初步判断管子的好坏。好的管子，阳极与阴极之间的电阻很大（接近无穷大），门极与阴极之间的电阻应小于或接近于其反向电阻。2．晶闸管的使用注意事项图10-6可控整流装置原理框图第二节单相可控整流电路整流变压器同

8、步变压器图10-7一、单相半波可控整流电路1.电路组成及工作原理当＞0，晶闸管承受正压，=0时，晶闸管不导通