电子元器件知识—晶闸管.doc

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1、电子元器件知识—晶闸管晶闸管在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。晶闸管是晶体闸流管的简称，又叫可控硅；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极；晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。晶闸管的分类按关断、导通及控制方式分类类晶闸管按其关断、导通及控制方式可分为普通晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、门极关断晶闸管（GTO）、BTG晶闸管、温控晶闸管和光控晶闸管等多种。按引脚和极性分类　　

2、晶闸管按其引脚和极性可分为二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。按封装形式分类　　晶闸管按其封装形式可分为金属封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管三种类型。其中，金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。按电流容量分类　　晶闸管按电流容量可分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管三种。通常，大功率晶闸管多采用金属壳封装，而中、小功率晶闸管则多采用塑封或陶瓷封装。按关断速度分类　　晶闸管按其关断速度可分为普通晶闸管和高频（快速）晶闸管。（备注：高频不能等同于快速晶闸管）　　  工作原理　　晶闸管

3、是P1N1P2N2四层三端结构元件,共有三个PN结,分析原理时,可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成,其等效图解如下图，晶闸管T在工作过程中，它的阳极A和阴极K与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。　　晶闸管的工作条件：　　1.晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于反向阻断状态　　2.晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态,这就是晶闸管的闸流特性,即可控特性.　　3.晶闸管在导通情况下，只要有一定

4、的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。门极只起触发作用　　4.晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a)双晶体管模型b)等效电路晶闸管的基本特性1静态特性承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。晶闸管的阳极伏安特性是指晶闸管阳极电流和阳极电压之间的关系曲线，如图3所示。其中

5、：第I象限的是正向特性；第III象限的是反向特性图3晶闸管阳极伏安特性IG2>IG1>IGIG=0时，器件两端施加正向电压，正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。这种开通叫“硬开通”，一般不允许硬开通；随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低；导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿；晶闸管本身的压降很小，在1V左右；导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。IH称为维持电流。晶闸管上施加反向电压时，伏安特性类似二极管的反

6、向特性；阴极是晶闸管主电路与控制电路的公共端；晶闸管的门极触发电流从门极流入晶闸管，从阴极流出，门极触发电流也往往是通过触发电路在门极和阴极之间施加触发电压而产生的。晶闸管的门极和阴极之间是PN结J3，其伏安特性称为门极伏安特性，如图4所示。图中ABCGFED所围成的区域为可靠触发区；图中阴影部分为不触发区；图中ABCJIH所围成的区域为不可靠触发区。为保证可靠、安全的触发，触发电路所提供的触发电压、电流和功率应限制在可靠触发区。图4晶闸管门极伏安特性2动态特性晶闸管的动态特性主要是指晶闸管的开通与关断过程，动态特性如图5所示。图5晶闸管的开通和关断

7、过程波形开通过程:开通时间包括延迟时间与上升时间，即（6）延迟时间：门极电流阶跃时刻开始，到阳极电流上升到稳态值的10%的时间上升时间：阳极电流从10%上升到稳态值的90%所需的时间普通晶闸管延迟时间为0.5～1.5ms，上升时间为0.5～3ms关断过程:关断时间：包括反向阻断恢复时间与正向阻断恢复时间，即（7）普通晶闸管的关断时间约几百微秒。反向阻断恢复时间：正向电流降为零到反向恢复电流衰减至接近于零的时间正向阻断恢复时间：晶闸管要恢复其对正向电压的阻断能力还需要一段时间注:1）在正向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管施加正向电压，晶闸管会重新正向导通

8、2）实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间的反向电压，使晶闸管充分恢复其对正向电压的阻断能力，电路才能可靠工作