半控型器件--晶闸管

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1、晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（SiliconControlledRectifier——SCR）1956年美国贝尔实验室（BellLab）发明了晶闸管1957年美国通用电气公司（GE）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2.3.1晶闸管的结构与工作原理外形有螺栓型和平板型两种封装引出阳极A

2、、阴极K和门极（控制端）G三个联接端对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器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将其夹在中间晶闸管的外形小电流塑封式小电流螺旋式大电流螺旋式大电流平板式图形符号晶闸管的外形、结构和电气图形符号a)外形b)结构c)电气图形符号AAGGKKb)c)a)AGKKGAP1N1P2N2J1J2J3普通晶闸管系列晶闸管如何导通呢？实验电路：试验项目：1.只在AK端加正向电压EA2.再在GK端加正向电压EG3.断开GK端所加正向电压EG4.在AK端加反向电压EA试验结论：导通条件：在AK端承受正向电压，GK端也承受正向电压时，晶

3、闸管导通，而且晶闸管一旦导通，门极就失去了控制作用，不论门极电压是正还是负，晶闸管保持导通。所以，在实验中，我们发现，门极控制信号只需要一个脉冲即可。关断条件：如果在晶闸管导通后，AK端一直承受正向电压，则晶闸管持续导通，只有降低AK端正向电压，使通过晶闸管的电流降到一定数值以下，或去掉AK端的正向电压，或给AK端施加反向电压，晶闸管才会关断。图1-7晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a)双晶体管模型b)工作原理Ic1=1IA+ICBO1（1-1）Ic2=2IK+ICBO2（1-2）IK=IA+IG（1-3）IA=Ic1+Ic2（1-4）式中1和2分别是晶体

4、管V1和V2的共基极电流增益；ICBO1和ICBO2分别是V1和V2的共基极漏电流。由以上式（1-1）~（1-4）可得：（1-5）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。所以IA=2IG+ICBO1+ICBO2=ICBO1+ICBO2，流过晶闸管的漏电流稍大于两个晶体管漏电流之和。开通时（门极触发）：注入触发电流使晶体管的发射极电流增大以致1+2趋近于1的话，流过晶闸管的电流IA（阳极电流）将趋近于无穷大，实现饱和导通。IA实际由外电路决定。晶闸管的异常触发情况：阳极电压升高至相

5、当高的数值造成雪崩效应阳极电压上升率du/dt过高结温较高光直接照射硅片，即光触发光触发可以保证控制电路与主电路之间的良好绝缘而应用于高压电力设备中，其它都因不易控制而难以应用于实践，称为光控晶闸管（LightTriggeredThyristor——LTT）。只有门极触发（包括光触发）是最精确、迅速而可靠的控制手段2.3.2晶闸管的基本特性1.静态特性：晶闸管的伏安特性第I象限的是正向特性第III象限的是反向特性晶闸管的伏安特性IG2>IG1>IG1)正向特性IG=0时，器件两端施加正向电压，晶闸管处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即

6、正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。随着门极电流IG幅值的增大，正向转折电压Ubo会越来越低。也就是说，在达到门极触发最低电流之前，IG的增大会使正向电压变小，即晶闸管的正向耐压降低，所以应采取门极触发的方式使晶闸管导通。导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿。晶闸管本身的压降很小，在1V左右。导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。但是若IA刚降到IH以下，并不能说明管子真正关断了，因为管子内的空穴和电子完全复合需要一定的时间。这时，若再次施加正向阳极电压，即使没有门极触发，管子也能再次导

7、通。为保证晶闸管可靠、迅速关断，真正恢复正向阻断能力，通常在管子阳极电压降为零后，再施加一段时间的反向电压。2)反向特性晶闸管上施加反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性。晶闸管处于反向阻断状态时，只有极小的反相漏电流流过。当反向电压超过一定限度，达到反向击穿电压URO后，外电路如无限制措施，则反向漏电流急剧增加，导致晶闸管发热损坏。晶闸管的门极伏安特性晶闸管的门极触发电流是从门极流入晶闸管，从阴极流出。阴极是晶闸管主电路与控制电路的公共端。为保证可靠、安全的触发，门极触发电路所提供的触发电压、触发电流和功率都应限制在一个可靠的范围内。因为门极与阴极的PN结伏安

8、特性在各晶