[训练]新电力电子技术第二讲晶闸管

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1、1.3半控器件—晶闸管全称品体闸流管，又称可控硅整流器(SCR)o1、晶闸管的结构与工作原理晶闸管结构图、双晶体管模型图、工作原理图和符号图如图1所示，晶闸管的管芯是P1N1P2N2四层半导体，形成3个PN结JI、J2和J3。可等效为PNP和NPN两个三极管。ATKc)d)a)b)图1品闸管结构图、双品体管模型图、工作原理图和符号图晶闸管的工作原理是：门极电流/gF—/b2?-?c2(/bl)T-©f―/汀'阳极A、阴极K饱和导通。2、晶闸管工作特点是：(1)承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。(2)承受正向电压吋，仅在门极有触发电流的情况下晶

2、闸管才能开通。(3)品闸管一旦导通，门极就失去控制作用。(4)要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。3、晶闸管电流关系根据晶体管的工作原理和结点电流定律，得：Ic=(XIA+IcBOIc2=Q2/k+ICBO2/K=/A+IgIA=Ic^~IC2j=02‘G+，CB01+，CB02(2“)A1—(Q]+0(2)阻断状态：/G=0,a+G很小。流过晶闸管阳极的漏电流稍大于两个晶体管漏电流之和。开通状态：若注入触发电流使晶体管的发射极电流增大以致0+偽趋近于1,则流过品闸管的屯流/A将趋近于无穷人，实现饱和导通，/A实际rt!外电路决定。

3、4、闸管静态特性晶闸管静态V-I特性曲线图如图2所示。图2品闸管静态V-I特性曲线图(1)止向特性：心=0时，器件两端施加止向电压，只有很小的正向漏电流,为正向阻断状态。正向电压超过正向转折电压(Tbo,则漏电流急剧增大，器件开通。随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。晶闸管木身的压降很小，在IV左右。(2)反向特性：反向特性类似二极管的反向特性。反向阻断状态时，只有极小的反相漏电流流过。5、动态特性晶闸管的开通和关断过程波形如图7所示。图7晶闸管的开通和关断过程波形（1）开通过程:延迟时间td:0.5〜1.5

4、is。上升时间tr:0.5〜3

5、is。开通时间fg

6、t：以上两者之和，@=/d+tr。（2）关断过程：反向阻断恢复时间妇，正向阻断恢复时间如，关断时间fq是以上两者之和山=治+咕。普通品闸管的关断吋间约几百微秒。6、晶闸管的主要参数（1）电压定额断态重复峰值电压f/DRNl：在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的止向峰值电压。反向重复峰值电压t/RRM：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。通态（峰值）电压UT：品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。（2）电流定额通态平均电流Zt（av）：在环境温度为4（TC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

7、最大工频正弦半波电流的平均值。标称其为额定电流参数。使用时应按有效值相等的原则來选取晶闸管。维持电流Zu：使晶闸管维持导通所必需的最小电流。擎住电流Aj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，通常人约为仏的2〜4倍。浪涌屯流/tsm：指出于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。（3）动态参数除开通吋间@和关断时间©外，还有以下儿个参数：断态电压临界上升率du/dt：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。电压上升率过大，使充电电流足够大，就会使晶闸管误导

8、通。通态电流临界上升率指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。如果电流上升太快，可能造成局部过热而使品闸管损坏。1.6.2晶闸管的触发电路1、触发电路要求晶闸管的触发电路作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证品闸管在需要的时刻由阻断转为导通。晶闸管触发电路应满足下列要求：（1）脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通；触发脉冲应有足够的幅度。（2）不超过门极电压、电流和功率定额，月.在可靠触发区威Z内。（3）有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。理想的晶闸管触发脉冲电流波形如图2所示。图2理想的晶闸管触发脉冲电流波形“〜“脉冲前沿上升时间（

9、Vlys）。口〜&强脉宽度。Im—强脉冲幅值（3，gt~5/gt）。/174—脉冲宽度。/—脉冲平顶幅值（1.5/gl2/gt）。2、教材所述触发电路教材图1・6・3所示。V2、V3构成脉冲放人环节。脉冲变压器TM和附属电路构成脉冲输岀环节。V2、V3导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉冲。VD1回流（或续流）二极管；VD2整流（或检波）二极管；VD3是保护二极管，当脉冲变压器反和输出时，使加到门极和阴极反和电压小于0.7Vo交流上电路3、实验台单结晶体管触发电路（1）利用单结晶体管（又称双基极二极管）的负阻特性和RC的充放电特性，可组成频率