晶闸管课件PPT.ppt

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1、10.1晶闸管10.2单相可控整流电路10.3单结晶体管触发电路10.4晶闸管的保护第10章可控整流电路10.1晶闸管由四层半导体P1、N1和P2、N2重叠构成,中间形成3个PN结J1、J2和J3。最外层的P1和N2分别引出阳极A和阴极K,中间的P2层引出控制极G。10.1.1晶闸管的结构与符号晶闸管具有导通和截止(阻断)两种工作方式。当晶闸管的阳极与阴极之间加反向电压时,由于PN结J1和J3处于反向偏置,无论控制极是否加电压,晶闸管均不会导通,相当于开关处于断开状态,称为反向阻断。当晶闸管的阳极与阴极之间

2、加正向电压,控制极不加电压时,由于PN结J2处于反向偏置,晶闸管也不会导通,也相当于开关处于断开状态,称为正向阻断。当晶闸管的阳极与阴极之间加正向电压,控制极与阴极之间也加正向电压时,晶闸管可以导通,且导通后管子的压降很小,只有1V左右,相当于开关处于闭合状态。10.1.2晶闸管的工作原理可把晶闸管等效地看成由一个NPN型三极管V1和一个PNP型三极管V2组合而成。阳极A是V2的发射极,阴极K是V1的发射极,V1的基极与V2的集电极相连成为控制极G,而V2的基极与V1的集电极也连在一起。(1)控制极不加电压

3、时IG=0,尽管这时晶闸管的阳极和阴极之间加有正向电压,由于V1没有基极电流输入,因此V1和V2中只有很小的漏电流,晶闸管处于阻断状态。(2)控制极加正向电压UG,而阳极通过电阻RA也加上正向电压UA,使两个三极管的发射结均为正向偏置,集电结均为反向偏置,均处于放大状态。此时IG就是V1的基极电流IB1,经V1放大后,得到V1的集电极电流IC1,而IC1又是V2的基极电流IB2,再经V1放大,得到V2的集电极电流IC2。IC2又流入V1基极,再次放大,这样循环下去,反复放大,形成强烈的正反馈,使两个三极管迅

4、速进入饱和状态,即晶闸管导通。导通后,其压降很小,电压UA几乎全部加到负载电阻RA上,所以晶闸管导通后的电流大小取决于外电路参数。若控制极不加正向电压,而提高阳极电压,则V1和V2中的正向漏电流增大,当阳极电压达到某一限度时,正向漏电流增大到能产生正反馈的程度,也会导致晶闸管的导通。晶闸管导通后,再把开关S打开,使控制电流IG消失,但由于管子本身的正反馈自保持作用,晶闸管仍然处于导通状态。因此,控制极的作用仅是触发晶闸管导通,导通后,控制极就失去了控制作用。若要晶闸管回到阻断状态,必须使阳极电流减小到不能维

5、持其正反馈的数值,晶闸管自行关断,此时对应的阳极电流称为维持电流,用IH表示。根据这个道理,使晶闸管由导通状态回到阻断状态,也可以将阳极与电源断开或给阳极与阴极之间加一反向电压。可见晶闸管相当于一个可控的单向导通开关,其导通必须同时具备两个条件:(1)在阳极和阴极之间加适当的正向电压UAK;(2)在控制极和阴极之间加适当的正向触发电压UGK,在实际工作中,UGK常采用正向触发脉冲信号。10.1.3晶闸管的工作特性与主要参数1.正向特性UAK>0,IG=0时,晶闸管正向阻断,对应特性曲线的0A段。此时晶闸管阳

6、极和阴极之间呈现很大的正向电阻,只有很小的正向漏电流。当UAK增加到正向转折电压UBO时,PN结J2被击穿,漏电流突然增大,从A点迅速经B点跳到C点,晶闸管转入导通状态。晶闸管正向导通以后工作在BC段,电流很大而管压降只有1V左右,此时的伏安特性和普通二极管的正向特性相似。晶闸管导通以后,如果减小阳极电流IA,则当IA小于维持电流IH时,突然由导通状态变为阻断,特性曲线由B点跳到A点。应该指出,晶闸管的这种导通是正向击穿现象,很容易造成晶闸管永久性损坏,实际工作中应避免这种现象发生。另外,外加电压超过正向转

7、折电压时,不论控制极是否加正向电压,晶闸管均会导通,控制极失去控制作用,这种现象也是不希望出现的,这是因为在可控整流电路中,应该由控制极电压来决定晶闸管何时导通,使之成为一个可控开关,所以,晶闸管的正常导通应在控制极施加正向触发电压。从图中可以发现,晶闸管的触发电流IG越大,就越容易导通,正向转折电压就越低。不同规格的晶闸管所需的触发电流是不同的,一般情况下,晶闸管的正向平均电流越大,所需的触发电流也越大。2.反向特性晶闸管承受反向电压,即时,晶闸管只有很小的反向漏电流,此段特性与二极管反向特性很相似,晶闸

8、管处于反向阻断状态。当反向电压超过反向击穿电压UBR时,反向电流剧增,晶闸管反向击穿。10.1.4晶闸管的主要参数(1)额定正向平均电流IF。IF是指在环境温度不大于40℃和标准散热及全导通的条件下,在电阻性负载的电路中,晶闸管可以连续通过的工频正弦半波电流在一个周期内的平均值。它也叫通态平均电流,简称正向电流。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。(2)维持电流IH。

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