电工电子技术第二版课件 教学课件 作者 叶淬 主编第十一章.ppt

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1、第十一章电力电子技术及应用第一节、晶闸管的工作原理及参数第二节、晶闸管的应用举例晶闸管别名：可控硅它是一种大功率半导体器件，出现于70年代。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。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）。特点应用领域：逆变整流（交流直流）斩波（直流交流）变频（交流交流）（直流直流）此外还可作无触点开关等一、晶闸管的结构和工作原理AGKJ1J2J3AKGPNPN阳极阴极控制极第一节晶闸管的工作原理及参数符号1.晶闸管的结构和符号结构晶闸管是一种大功率的半导体器件。其内部结构为：四层半导体，三个PN结。文字符号

2、为VTVT2.晶闸管的导通原理PNPNKGAA(PNP)(NPN)KGV2V1APNPNPNKG为了说明晶闸管的导通原理,将晶闸管等效为由V1(NPN型)和V2(PNP型)两个三极管联接而成,每个三极管的基极与另一个三极管的集电极相联。从中可以看出无论A，K之间如何加电压，晶闸管都不通。IG+IC2流入V1的基极作再次放大,如此循环形成强正反馈,很快使V1和V2达到饱和导通。但同时加入电源EA和EG后,使晶闸管的阳极和控制极均加正向电压,因而V1正偏导通,IG=IB1,而IC1=1IB1即是IB2,EGKGV2V1AREAIG1IB112IB1A(PNP)(N

3、PN)KGV2V1此时,若去掉触发电压,晶闸管仍可依靠正反馈维持晶闸管导通,控制极失去作用。经PNP管V2作进一步放大,形成集电极电流IC2=12IB1,IB1工作原理说明UAK>0，的同时UGK>0V1导通V2导通形成正反馈晶闸管迅速导通。V1进一步导通晶闸管单加正向电压时不导通，只有在晶闸管开始工作时，UAK加反向电压，或不加触发信号（即UGK=0）；晶闸管导通后，UGK，去掉依靠正反馈，晶闸管仍维持导通状态；晶闸管截止的条件：（1）（2）晶闸管正向导通后，令其截止，必须减小UAK，或加大回路电阻，使晶闸管中电流的正反馈效应不能维持。结论晶闸管具有单向导电性（

4、正晶闸管一旦导通，控制极失去作用。若使其关断，必须降低UAK或加大回路电阻，把阳极电流减小到维持电流以下。向导通条件：A、K间加正向电压，G、K间加触发信号）；二、晶闸管的特性与参数CBA0IHIU导通IG=0IG1IG2阻断UBRIRIG增加UBO反向特性正向特性UBO—正向转折电压UBR—反向转折电压IG—触发电流IH—维持电流晶闸管的导通条件：阳极和阴极间加正向电压；控制极和阴极间加正向触发电压。两个条件必须同时满足1、伏安特性CBA0IHIUIG=0IG1IG2UBRIRUBO正向特性：控制极开路时，随UAK的加大，阳极电流逐渐增加。当U=UBO时

5、，晶闸管自动导通。正常工作时，UAK应小于UBO。UBO：断态不重复峰值电压，又称正向转折电压。特性说明U--阳极、阴极间的电压I--阳极电流反向特性：随反向电压的增加，反向漏电流稍有增加，当U=UBR时，反向极击穿。正常工作时，反向电压必须小于UBR。UBR：反向不重复峰值电压。0IHIUIG=0IG1IG2UBRIRUBOUDRM：断态重复峰值电压。（晶闸管耐压值。一般取UDRM=80%UBO。普通晶闸管UBO为100V---3000V）URRM：反向重复峰值电压。（控制极断路时，可以重复作用在晶闸管上的反向重复电压。一般取URRM=80%UBR。普通晶闸管UBR

6、为100V--3000V）ITAV：通态平均电流。（环境温度为40OC时,在电阻性负载、单相工频正弦半波、导电角不小于170o的电路中，晶闸管允许的最大通态平均电流。普通晶闸管ITAV为1A---1000A。）2、主要参数ITAV含义说明it2ITAV主要参数（续）UF：通态平均电压。（管压降。在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，晶闸管阳、阴两极间的电压平均值。一般为1V左右。）IH：维持电流。(在室温下，控制极开路、晶闸管被触发导通后，维持导通状态所必须的最小电流。一般为几十到一百多毫安。）UG、IG：控制极触发电压和电流。（在室温下，阳极电压为直流6V时，

7、使晶闸管完全导通所必须的最小控制极直流电压、电流。一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。）晶闸管型号通态平均电压（UF）额定电压级别（UDRM）额定通态平均电流（ITAV）晶闸管类型P---普通晶闸管K---快速晶闸管S---双向晶闸管晶闸管K晶闸管电压、电流级别额定通态电流（ITAV）通用系列为1、5、10、20、30、50、100、200、300、400500、600、800、1000A等14种规格。额定电压（UDRM）通用系列为：1000V以下的每100V为一级，1000V到3000V的每200V为一级。通态平均电压（UF）等级一般用A~I