汽车电工电子技术第7章课件.ppt

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1、第7章晶闸管及其应用7.1晶闸管7.2可控整流电路7.3晶闸管的触发电路7.4晶闸管的保护习题7.1晶闸管7.1.1晶闸管的结构晶闸管又称为可控硅（SCR）,普通型晶闸管的外壳结构主要有两种形式，一种是螺栓式，另一种是平板式，它们的外形如图7.1所示。图7.1晶闸管的外形(a)螺栓式；(b)平板式晶闸管有3个电极：阳极A、阴极K和门极(控制极)G。在图7.1（a）中，下端的螺栓是阳极A，使用时把螺栓固定在散热器上，上端有两根引出线，粗的一根是阴极K，细的一根是控制极G。在图7.1（b）平板式晶闸管中，与晶闸管中间金属环连接的引线是控制极；离控制极较近的端面是阴极，较

2、远的端面是阳极。晶闸管的内部有一个由硅半导体材料做成的管心。管心是一个圆形薄片，它是四层（P1、N1、P2、N2）、三端（A、K、G）器件。它有三个PN结，可以把中间的N1和P2分为两部分，可看成是一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管，如图7.2所示。图7.2晶闸管的结构示意图和图形符号7.1.2晶闸管的工作原理1．反向阻断实验如图7.3（a）所示，晶闸管有两个回路：EA(-)→RL→VT（A极-K极）→EA(+)EG(+)→RG→开关S→VT（G极-K极）→EG(-)图7.3晶闸管的简单实验（a）反向阻断；（b）方向阻断；（c）触发导通；（d

3、）切除触发信号仍导通前一回路称为晶闸管的主电路，后一回路称为晶闸管的控制电路。由主电路可知，此时晶闸管的阳极电位低于阴极，加在晶闸管上的电压为反向电压。在此状态下，不论控制电路是否接通，电灯HL均不亮，晶闸管不导通。此时称晶闸管处于反向阻断状态。从晶闸管的结构图可见，当晶闸管承受反向电压时，对J2结来说虽为正向偏置，但对J1和J3结则为反向偏置，它们的电阻很大，晶闸管只有极小的反向漏电流通过，所以晶闸管处于阻断状态。2.正向阻断实验如图7.3(b)所示，此时晶闸管虽承受正向偏压，但控制极未接通，电灯也不亮，说明晶闸管未导通，晶闸管处于正向阻断状态。在正向电压作用

4、下，虽然J1和J3结为正向偏置，但J2结为反向偏置，故晶闸管仍不能导通。3．触发导通实验如图7.3（c）所示，把开关S合上，在控制极与阴极之间加上适当大小的正向触发电压UG。此时，电灯亮，晶闸管由阻断状态变为导通状态。晶闸管导通后，即使断开控制极电路开关S，电灯仍保持原亮度，这说明晶闸管一经触发导通，控制极便失去了控制作用。一旦触发导通以后，即使切除触发信号，晶闸管仍然导通(见图7.3（d）)。由以上实验可知，要使晶闸管导通必须同时具备下列两个条件：(1)阳极A和阴极K之间施加正向电压。(2)控制极G与阴极K之间施加正向触发电压。为了说明晶闸管的工作原理，我们

5、把四层结构的晶闸管看成由PNP和NPN型两个晶体管连接而成，每一个晶体管的基极与另一个晶体管的集电极相连，如图7.4所示。阳极A相当于PNP型晶体管V1的发射极，阴极K相当于NPN型晶体管V2的发射极。图7.4把晶闸管看成由PNP和NPN型两个晶体管的组合图7.5晶闸管的工作原理如果晶闸管阳极加正向电压EA，控制极加正向电压EG(见图7.5)，那么晶体管V2处于正向偏置，电压EG产生的控制极电流就是V2的基极电流，由于V2的放大作用，iC2=β2iB2。而iC2又是晶体管V1的基极电流，V1的集电极电流iC1=β1iC2=β1β2iB2。此电流又流入V2基极，再一次

6、放大。这样循环下去，形成了强烈的正反馈，使两个晶体管很快达到饱和导通。这就是晶闸管的导通过程，导通后的管压降很小，即UAK≈1V,电源电压几乎全部加在负载上，晶闸管中就流过负载电流,即IA≈EA/RL。在晶闸管导通之后，它的导通状态完全依靠管子自身的反馈作用来维持，即使控制极电流iG消失，晶闸管仍然处于导通状态。所以，控制极的作用仅仅是触发一下晶闸管使其导通，导通之后控制极就失去控制作用了。所以触发电压常常是一个具有一定幅度而存在时间很短的脉冲电压。要想关断晶闸管，必须将阳极电流减小到使之不能维持正反馈过程，当然也可以将阳极电源切断或者在晶闸管的阳极和阴极加上一个反

7、向电压。7.1.3晶闸管的主要参数和型号1）正向阻断峰值电压UFRM在控制极断开和晶闸管正向阻断的情况下，允许重复加到晶闸管阳极与阴极之间的正向峰值电压。2）反向阻断峰值电压URRM在控制极断开的情况下，允许重复加到晶闸管阳极与阴极之间的反向峰值电压。如果晶闸管的UFRM和URRM不相等，则取较小的那个电压值，作为该元件的额定电压。在实际应用中，由于晶闸管的过载能力较差，所以在选择晶闸管的额定值时，需要留有一定的余量。通常选额定电压和额定电流是实际工作电压和工作电流的2倍左右。例如工作在交流有效值为220V（峰值为311V）的电路中，应选用额定电压为