第9章 晶闸管及其应用

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1、第9章晶闸管及其应用9.1晶闸管9.2单相可控整流电路9.3单结晶体管触发电路9.4晶闸管应用举例9.5实训：晶闸管应用电路测试9.1.1晶闸管的结构和工作原理1．普通晶闸管结构晶闸管内部结构示意图、符号和外形如图9-1所示。从晶闸管内部结构示意图可以看出，它由PNPN四层半导体交替叠合而成，中间形成三个PN结。阳极A从上端P区引出，阴极K从下端N区引出，又在中间P区上引出控制极（或称门极）G。晶闸管中通过阳极的电流比控制极中的电流大得多，所以一般晶闸管控制极的导线比阳极和阴极的导线要细。在通过大电流时，都要带上散热片。9.1晶闸管下一页返回2．晶闸管导通

2、和关断原理在图9-2晶闸管的导通试验中，可以反映出晶闸管的导通条件及关断方法。图9-2（a）中，晶闸管阳极经灯泡接电源正极，阴极接电源负极。当控制极不加电压时，灯泡不亮，说明晶闸管没有导通。如果在控制极上加正电压，即图9-2（b）中合上开关S，则灯亮，说明晶闸管导通。然后将开关S断开，如图9-2（c）所示，去掉控制极上的电压，灯继续亮。若要熄灭灯，可以减小阳极电流，或阳极加负电压，如图9-2（d）所示。通过这些试验可得出以下结论：1）晶闸管导通的条件是在阳极和阴极之间加正向电压，同时控制极和阴极之间加适当的正向电压（实际工作中，控制极加正触发脉冲信号）。9

3、.1晶闸管下一页返回上一页2）导通以后的晶闸管，控制极就失去作用。要使其关断必须在阳极上加反向电压或将阳极电流减小到足够小的程度（维持电流IH以下）。晶闸管的这种特性可以用图9-3来解释。因为晶闸管具有三个PN结，所以可以把晶闸管看成由一只NPN三极管与一只PNP三极管组成，在阳极A和阴极K之间加上正向电压以后，T1、T2两只三极管因为没有基极电流，所以三极管中均无电流通过，此时若在T1管的基极G（即晶闸管的控制极）加上正向电压，使基极产生电流IG，此电流经晶体管T2放大以后，在T1的集电极上就产生β1IG电流，又因为T1的集电极就是T2的基极，所以经过T

4、2再次放大，9.1晶闸管下一页返回上一页在T2集电极上的电流达到β2β1IG。而此电流重新反馈到T1基极，又一次被T1放大，如此反复下去，T1与T2之间因为强烈的正反馈，使两只三极管迅速饱和导通。此时，它的压降约1V左右。以后由于T1基极上已经有正反馈电流，所以即使取掉T1基极G上的正向电压，T1与T2仍能继续保持饱和导通状态。9.1.2晶闸管的伏安特性和主要参数1．晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性即阳极和阴极之间电压UAK与阳极电流IA的关系曲线，如图9-4所示。9.1晶闸管下一页返回上一页控制极上的电压称为晶闸管的触发电压，触发电压可以是直流、交流或脉

5、冲信号。在无触发信号时，如果在阳极和阴极之间加上额定的正向电压UAK，则在晶闸管内只有很小的正向漏电流通过，它对应特性曲线的oa段，以后逐渐增大阳极电压到b点，此时晶闸管会从阻断状态突然转向导通状态。b点所对应的阳极电压称为无触发信号时的正向转折电压（或称“硬开通”电压），用UBO表示。晶闸管导通后，阳极电流IA的大小就由电路中的阳极电压和负载电阻来决定。如果晶闸管上实际承受的阳极电压大于“硬开通”电压，就会使晶闸管的性能变坏，甚至损坏晶闸管。在工作时，这种导通是不允许的。9.1晶闸管下一页返回上一页晶闸管导通后，减小阳极电流IA，并使IA

6、突然从导通状态转向阻断状态。在正常导通时，阳极电流必须大于维持电流IH。当晶闸管的控制极上加上适当大小的触发电压UG（触发电流IG）时，晶闸管的正向转折电压会大大降低，如图9-4中IG1、IG2所示。触发信号电流越大，晶闸管导通的正向转折电压就降的越低。晶闸管的反向特性与二极管十分相似。当晶闸管的阳极和阴极两端加上不太大的反向电压时，管中只有很小的反向漏电流通过，如图中oc段所示，这说明管子处在反向阻断状态。如果把反向电压增加到d点时，反向漏电流将会突然急剧增加，这个反向电压称为反向击穿电压UBR（或称为反向转折电压）。9.1晶闸管下一页返回上一页2.晶闸

7、管的主要参数1）额定正向平均电流IF在环境温度小于40OC和标准散热条件下，允许连续通过晶闸管的工频正弦半波电流的平均值，简称正向电流。通常所说多少安的晶闸管，就是指这一电流。当散热条件较差、环境温度较高和元件导通角较小时，所允许通过的电流要降低。由于晶闸管的过载能力比一般电磁元件差，因而在选择晶闸管时，其通态平均电流IF应为安装处实际通过的最大平均电流的1.5~2倍，使其有一定的安全余量。2）维持电流IH在控制极开路和规定环境温度下，维持晶闸管导通的最小阳极电流。当晶闸管正向电流小于维持IH时，会自行关断。9.1晶闸管下一页返回上一页3）触发电压UG和触

8、发电流IG在室温时，晶闸管上加6V直流电压的条件下，使晶闸管从关断