晶闸管的基本特性课件.ppt

1、1.静态特性静态特性 晶闸管的晶闸管的 伏安特性伏安特性正向导通雪崩击穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM图1-8 晶闸管的伏安特性IG2IG1IG1.3.2 晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性1.3.21.3.2晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性（静态、动态、）（静态、动态、）1.1.静态特性静态特性1)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。2)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。3)晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。4)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。1)正向特性正向特

2、性(第第I象限象限)正向阻断状态正向阻断状态 IG=0时，晶闸管两端受正向电时，晶闸管两端受正向电压压只有很小的正向漏电流流只有很小的正向漏电流流过过.晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性1.3.2 晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性正向导通雪崩击穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSMIG2 IG1 IG正向电压超过临界极限正向电压超过临界极限正正向转折电压向转折电压Ubo 则漏电流急则漏电流急剧增大剧增大器件开通。器件开通。随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。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。

3、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，在晶闸管本身的压降很小，在1V左右。左右。1.3.2 晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性 正向导通正向导通导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降导通期间，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至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。正向阻断状态。IH称为维持电流。称为维持电流。维持电流维持电流IH2)反向特性反向特性(第第III象限象限)正向导通雪崩击穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性1.3.

4、2 晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性 晶闸管受反向电压时，伏晶闸管受反向电压时，伏安特性类似二极管的反向安特性类似二极管的反向特性。特性。1.3.2 晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性 晶闸管处于反向阻断状态时晶闸管处于反向阻断状态时极极小的反相漏电流流过。小的反相漏电流流过。当反向电压超过一定限度当反向电压超过一定限度(达到反向击穿电达到反向击穿电压压),外电路如无限制措施外电路如无限制措施则反向漏电流急则反向漏电流急剧增加剧增加导致晶闸管发热损坏。导致晶闸管发热损坏。反向阻断反向阻断 反向击穿反向击穿2.动态特性动态特性100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiA

5、晶闸管的开通和关断过程波形晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2 晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性晶闸管的开通和关断过程波形晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2 晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性1)开通过程开通过程 延迟时间延迟时间td 上升时间上升时间tr 100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiAtrrtgrtdtr门极电流阶跃时刻开始门极电流阶跃时刻开始,到到阳极电流上升到稳态值的阳极电流上升到稳态值的10%的时间。的时间。阳极电流从阳极电流从10%上升到稳上升到稳态值的态值的90%所需的时间。所需的时间。c)开通时间开通时间tgt tgt=td+tr （1-

6、6）普通晶闸管延迟时为普通晶闸管延迟时为0.51.5 s，上升时，上升时间为间为0.53 s。100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiAtrrtgrtdtr2)关断过程关断过程 反向阻断恢复时间反向阻断恢复时间trr 晶闸管的开通和关断过程波形晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2 晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性 正向阻断恢复时间正向阻断恢复时间tgr正向电流降为零到反向恢正向电流降为零到反向恢复电流衰减至接近于零的复电流衰减至接近于零的时间时间晶闸管要恢复其对正向晶闸管要恢复其对正向电压的阻断能力所需要电压的阻断能力所需要的一段时间的一段时间100%90%10%

7、uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiAtrrtgr100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiAtrrtgr 实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间实际应用中，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，电路才能可靠工作压的阻断能力，电路才能可靠工作。关断时间关断时间tqtq=trr+tgr 两点注意事项两点注意事项 在正向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管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。施加正向电压，晶闸管会重新正向导通。普通晶闸管的关断时间约几百微

8、秒普通晶闸管的关断时间约几百微秒(1).保证可靠触发的门极电流、电压应位于可靠触发区保证可靠触发的门极电流、电压应位于可靠触发区(2).保证晶闸管可靠关断的门极电流、电压应位于不保证晶闸管可靠关断的门极电流、电压应位于不触发区或加反偏电压触发区或加反偏电压(3).晶闸管正偏电压一般不大于晶闸管正偏电压一般不大于10 v,反偏电压不大于反偏电压不大于5v。3 门极伏安特性（门极伏安特性（PN结特性）结特性）1.3.3晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数晶闸管承受此电压时不自动开通也不反向击穿。晶闸管承受此电压时不自动开通也不反向击穿。晶闸管额定电压的选择应为实际承受电压的晶闸管额定电压的选择应为实际

9、承受电压的23倍。倍。所留裕量用于防止电路中可能出现的操作过电压所留裕量用于防止电路中可能出现的操作过电压额定电压额定电压UDRM规定：在环境温度为规定：在环境温度为40 C和规定的冷却条件下，带和规定的冷却条件下，带电阻性负载的单相工频半波整流电路中，管子全导电阻性负载的单相工频半波整流电路中，管子全导通（通（C）而稳定结温不超过额定值所允许的）而稳定结温不超过额定值所允许的最大电流平均值。最大电流平均值。2 额定电流额定电流IT（A V）平均值平均值00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040102030405060708090100IT(AV)晶闸管电流晶

10、闸管电流57.122Im)sin(Im21124.024.0ImsinIm21)(02020220)(AVTTTTTAVTIItdtdtiTIRTIRtittdI发热量发热量有效值有效值平均值平均值管子额定电流的选择：管子额定电流的选择：(1)按电流有效值相等的原则选择晶闸管按电流有效值相等的原则选择晶闸管(2)留裕量，取留裕量，取1.5-2倍后取整倍后取整(3)额定电流等级：额定电流等级：50A以下以下-1、5、10、20、30、40、50A；1001000A-100、200、300、400、500、600、800、1000A。3 门极触发电流门极触发电流IGT/触发电压触发电压UGT例：例

11、：GD0.4mA.UGD=0.3v,T=570mA,VGT 3.5v,UGFM=10V,UGRM=5v,PG(AV)=0.5w参数受温度影响大参数受温度影响大从减小损耗和发热的情况出发，从减小损耗和发热的情况出发，（）（）越小越好，越小越好，一般为一般为1.5v。4 通态平均压降（管压降）通态平均压降（管压降）（）（）：维持管子继续导通的最小电流。：维持管子继续导通的最小电流。：触发管子导通后，去除触发信号时阳极电流必须：触发管子导通后，去除触发信号时阳极电流必须达到的最小值。达到的最小值。5 维持电流与掣住电流维持电流与掣住电流普通晶闸管普通晶闸管ton约约6us,快速晶闸管快速晶闸管ton

12、约约1us。普通晶闸管普通晶闸管toff数十数百数十数百us,快速晶闸管快速晶闸管toff约约10us开通较关断时间短开通较关断时间短l 工频电路可不考虑开关时间工频电路可不考虑开关时间（）（）断态电压临界上升率断态电压临界上升率dv/dt及通态电流临界上及通态电流临界上升率升率di/dtl 由于结电容效应，由于结电容效应，dv/dt太大可能引起误导通太大可能引起误导通 dv/dt分级：分级：(最低级最低级)：v/us G(最高级最高级)：1000v/us（）开通时间（）开通时间ton与关断时间与关断时间toff6 动态参数动态参数 di/dt太大将导致器件局部过热损坏太大将导致器件局部过热损

13、坏门极在芯片侧部门极在芯片侧部(螺栓型）螺栓型）门极在芯片中部（平板型）门极在芯片中部（平板型）7 额定结温额定结温jm结温结温开通损耗开通损耗通态损耗通态损耗关断损耗关断损耗断态损耗断态损耗门极损耗门极损耗例例:KP200-8B 表示额定电流表示额定电流200A/额定电压额定电压800V/管压降管压降0.4v0.5v的普通晶闸管的普通晶闸管管压降等级管压降等级额定电压等级额定电压等级额定电流额定电流普通型快开型普通型快开型逆导型可关断型逆导型可关断型双向型双向型8 型号型号本章思考题本章思考题1.晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的除螺栓式晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的除螺栓式以外还有？以

14、外还有？2.晶闸管象二极管一样具有可控的什么特性？晶闸管象二极管一样具有可控的什么特性？3.为了保证晶闸管可靠与迅速关断，通常在管子阳为了保证晶闸管可靠与迅速关断，通常在管子阳极电压下降为零之后，在门极采取什么措施？极电压下降为零之后，在门极采取什么措施？4.型号为型号为KP10-1000晶闸管的额定容量是多少？晶闸管的额定容量是多少？5.如何选择晶闸管的容量？如何选择晶闸管的容量？6.在分析了晶闸管的主要参数后，你使用晶闸管时在分析了晶闸管的主要参数后，你使用晶闸管时应注意什么？应注意什么？1.1.双向晶闸管双向晶闸管（Triode AC SwitchTRIAC或或Bidirectional

15、 triode thyristor）图图1-10 1-10 双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号电气图形符号 b)伏安特性伏安特性晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件1.3.41）电路符号与特性）电路符号与特性a)b)T1T2GGT1T2G 有两个主电极有两个主电极T1和和T2，一个门极，一个门极G。正反两方向均可触发导通正反两方向均可触发导通双向晶闸管在第双向晶闸管在第和第和第III象限有对称的伏安特性。象限有对称的伏安特性。应用：交流调压电路、固态继电器（应用：交流调压电路、固态继电器（SSR）和）和交流电机调速等领域。交流电机调速等领域。额定电

16、流不用平均值而用有效值来表示（因额定电流不用平均值而用有效值来表示（因为用在交流电路中）。为用在交流电路中）。可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。2）特点）特点说明：比用一对反并联晶闸管经济，且说明：比用一对反并联晶闸管经济，且控制电路简单，控制电路简单，2.光控晶闸管（光控晶闸管（Light Triggered ThyristorLTT）图图1-12 光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号电气图形符号 b)伏安特性伏安特性 晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件1.3.4光强度强弱b)AGKa)OUAKI

17、Aa)b)1)电路符号和特性电路符号和特性 利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸 管管又称光触发晶闸管又称光触发晶闸管.小功率光控晶闸管只有阳极和阴极两个端子小功率光控晶闸管只有阳极和阴极两个端子.大功率光控晶闸管则还带有光缆，光缆上大功率光控晶闸管则还带有光缆，光缆上装有装有 作为触发光源的发光二极管或半导体作为触发光源的发光二极管或半导体激光器激光器.光触发光触发主电路与控制电路绝缘，抗电磁干扰主电路与控制电路绝缘，抗电磁干扰.2)特点特点 应用应用:高压大功率的场合，如高压直流输电高压大功率的场合，如高压直流输电,高高压核聚变装置压核聚变装置.1 型号型号KP-100-3（ITav=100A,额定电压额定电压300V）的晶闸管，维持）的晶闸管，维持电流电流IH=4mA,使用在以下电路中是否合适使用在以下电路中是否合适(通过计算确定通过计算确定)？2 教材教材P42.题题3.,题题4.作业作业3 作业要求作业要求