机电传动控制10-晶闸管

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1、第十章电力电子学---晶闸管及其基本电路晶闸管的基本工作原理基本整流电路及其工作原理基本逆变电路及其工作原理触发电路的基本工作原理1别名：可控硅（SCR)（SiliconControlledRectifier）是一种大功率半导体器件，出现于60年代。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。特点：体积小、重量轻、无噪声、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。晶闸管（Thyristor）优点：功率放大倍数大：用很小的触发脉冲就可以控制很大的功率（电流：几十A---几千A,电压几百V—几千

2、V），功率放大倍数达几十万倍。控制灵敏：导通和关断时间很短（微秒级）。效率高：晶闸管的管压降很小，所以发热损耗小，效率达97.5%。体积小，重量轻。2缺点：过载能力差。抗干扰能力差（就是因为放大倍数大引起的）。容易导致电网电压波形畸变。控制电路复杂。应用领域：整流（交流直流）逆变（直流交流）变频（交流交流）斩波（直流直流）此外还可作无触点开关等。310.1电力半导体器件10.1.1晶闸管晶闸管的外形:螺栓形和平板形两种螺栓形带有螺栓的那一端是阳极A，它可与散热器固定，另一端的粗引线是阴极K，细线是控

3、制极(又称门极)G，这种结构更换元件很方便，用于电流较小(100A以下)的元件。平板形，中间的金属环是控制极G，离控制极远的一面是阳极A，近的一面是阴极K，这种结构散热效果比较好，用于电流较大的元件(200A以上)4晶闸管的内部结构5A（阳极）P1P2N1三个PN结N2四层半导体K（阴极）G（控制极）晶闸管的结构是由四层半导体材料叠成三个PN结，并在对应的半导体材料上引出了三个电极。这三个电极分别称为：A—阳极，G—控制极，K—阴极。符号AKG6晶闸管试验0-t1:开关未合上，控制极对阴极的电压为0，尽管阳

4、极对阴极的电压为正，晶闸管未导通.t2-t3:阳极对阴极的电压为负，尽管控制极对阴极的电压也为正，晶闸管关断t4-t5:由于这时晶闸管处于导通状态，则维持导通；当t=t5时，由于，晶闸管关断，晶闸管处于阻断状态。t3-t4:晶闸管的阳极对阴极又开始承受正向电压，这时，控制极对阴极有正电压，所以，晶闸管又导通，电源电压再次加于上t1-t2:阳极对阴极的电压为正，由于开关合上，使得控制极对阴极的电压也为正，即晶闸管导通，晶闸管压降很小，电源电压加于电阻上7GKP1P2N1N2APPNNNPAGK工作原理示意图8

5、APPNNNPGKigßigßßigKAGT1T2由二个三极管组成的等效电路9G1.若只加UAK正向电压，控制极不加触发电压，两三极管均不能导通，即晶闸管不通。导通过程2.当UAK>0且UGK>0时，晶闸管迅速导通。UGK开始加入时，T1首先导通，ib1=ig、iC1=ib1；然后T2导通，ib2=iC1=ib1、ic2=ßib2=ib1，此后T1进一步导通，形成正反馈，A、k两极间迅速导通。KAT1T2ib1ic2ic1igib2103.晶闸管导通后，去掉电压UGK，依靠正反馈，晶闸管仍维持导通状

6、态；4.晶闸管截止的条件：晶闸管的A、K两极间加反向电压，或开始工作时就不加触发信号（即令UGK=0），晶闸管则不能导通；（1）（2）晶闸管正向导通后，欲令其截止，必须减小UAK，或加大回路电阻，致使晶闸管中的电流减小到维持电流（IH）以下，正反馈失效，晶闸管截止。11晶闸管特性（1）若控制极不加正向电压，则不论阳极加正向电压还是反向电压，晶闸管均不导通，这说明晶闸管具有正、反向阻断能力；（2）晶闸管的阳极和控制极同时加正向电压时才能使晶闸管导通，这是晶闸管导通必须同时具备的两个条件；（3）在晶闸管导通之后

7、，其控制极就失去控制作用，欲使晶闸管恢复阻断状态，必须把阳极正向电压降低到一定值（或断开，或反向）。（4）晶闸管导通后，两只三极管饱和导通，阳极与阴极间的管压降为1V左右，而电源电压几乎全部分配在负载电阻上。晶闸管的PN结可通过几十安~几千安的电流。晶闸管触发导通的时间为几微秒。AP1P2N1N2KG12晶闸管的伏安特性（1）正向阻断状态：晶闸管的阳极与阴极间加上正向电压，而晶闸管控制极开路（Ig=0）情况下，开始元件中有很小的电流（称为正向漏电流）流过，晶闸管阳极与阴极间表现出很大的电阻，处于截止状态（称

8、为正向阻断状态），简称断态。图中第一象限红色段曲线。（2）正向击穿：在控制极开路的情况下，当阳极电压上升到某一数值时，晶闸管突然由阻断状态转化为导通状态。阳极这时的电压称为断态不重复峰值电压（UDSM），或称正向转折电压（UBO）。导通后，元件中流过较大的电流，其值主要由限流电阻（使用时由负载）决定。图中第一象限绿色段曲线。AKG13晶闸管的伏安特性(5)反向击穿：当反向电压增大到某一数值时，反向漏电流急剧增大，