1、第五章第五章晶闸管（Thyristor）别名：可控硅（SCR)（Silicon Controlled Rectifier）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、工作原理1、结构A（阳极）P1P2N1三个PN结N2四层半导体K（阴极）G（控制极）符号符号AKGGKP1P2N1N2APPNNNPAGK2、工作原理示意图APPNNNPGKig?ig?ig工作原理分析KA
2、GT1T2工作原理说明UAK 0、UGK0时T1导通ib1=igiC1=?ig=ib2ic2 =?ib2=?ig=ib1T2导通形成正反馈晶闸管迅速导通；T1进一步导通晶闸管开始工作时，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（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
3、信号）；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=UDSM时，晶闸管自动导通。正常工作时，UAK应小于UDSM。UDSM：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=URSM 时，反向极击穿。正常工作时，反向电压必须小于URSM。URSM：反向不重复峰值电压。UDRM：断态重复峰值电压。（晶闸管耐压值。一般取UDRM=80%UDSM。普通晶闸管UDRM 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%UR
4、SM。普通晶闸管URRM为100V-3000V）ITA V：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ITA V为1A-1000A。）2、主要参数ITA V含义说明含义说明it?2?ITA V?m0mTAVI)t(tdsinI21I主要参数（续）UTA V：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：
5、控制极触发电压和电流。（在室温下，阳极电压为直流6V时，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（UTAV）额定电压级别（UDRM）额定通态平均电流（ITA V）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（UTAV）等
6、级一般用A I字母表示，由0.4 1.2V每0.1V 为一级。三、可控整流电路（一）单相半波可控整流电路1、电阻性负载电路及工作原理设u1为正弦波u2 0 时，加上触发电压uG，晶闸管导通。且uL的大小随uG 加入的早晚而变化；u2 R时时，ILAV在整个周期中可近似在整个周期中可近似看做直流看做直流。LRUo?（二）单相全波可控整流电路1、电阻性负载桥式可控整流电路（1）电路及工作原理u2 0的导通路径：u2(A)T1RLD2u2(B)T1、T2-晶闸管D1、D2-晶体管T1T2D1D2RLuLu2AB+-T2RLD1u2(A)u2(B)u2 0的导通路径：T1、T2-晶闸管D1、D2-晶体
7、管T1T2D1D2RLuLu2AB+-（2）工作波形tu2tuGtuLtuT1输出电压及电流的平均值Uo =?tdu12?ttdsinu212Io=（3）2cos1U9.02?LoRU2、电感性负载桥式可控整流电路电感性负载桥式可控整流电路u2T1T2D1D2DuLRL该电路加续流二极管后电路工作情况以及负载上的电流、电压和电阻性负载类似，请自行分析。两种常用可控整流电路的特点两种常用可控整流电路的特点（1）电路电路特点u2TD2D1D4uLRLD3该电路只用一只晶闸管，且其上无反向电压。晶闸管和负载上的电流相同。（2）T1T2D1D2u2uLRL电路特点该电路接入电感性负载时，该电路接入电感
8、性负载时，D1、D2便起续流二极管作用。起续流二极管作用。由于T1的阳极和的阳极和T2的阴极相连，两的阴极相连，两管控制极必须加独立的触发信号。管控制极必须加独立的触发信号。四、四、触发电路触发电路1、单结晶体管工作原理结构结构等效电路等效电路E（发射极）B2（第二基极）B1（第一基极）NPEB2B1RB2RB1管内基极体电阻PN结工作原理2B1B1BBBRRRU?UABBU?uEUP后，大量空穴注入基区，致使IE增加、UE反而下降，出现负阻。UP-峰点电压（单结管由截止变导通所需发射极电压。）单结管符号EB2B1单结管重要特点UEUP时单结管导通。小结3、单结晶体管振荡电路RR2R1CUuc
9、uOEB1ucttuouvup振荡波形2B1BRRU?22B1B11RRRRRUI?uE=uCUP 时，单结管不导通，uo?0。此时R1上的电流很小，其值为：振荡过程分析IR1R1、R2是外加的，不同于内部的RB1、RB2。前者一般取几十欧几百欧；RB1+RB2一般为215千欧。uOR2R1RCUucE随电容的 充电，uc逐渐升高。当uC?UP 时，单结管导通。然后电容放电，R1上便得到一个脉冲电压。R2R1RCUucEuOR2起温度补偿作用ucUpUvuoUp-UDUP、UV-峰点、谷点电压UD-PN结正向导通压降注意：R值不能选的太小，否则单结管不能关断，电路亦不能振荡。电容放电至uc?u
10、v时，单结管重新关断，使uo?0。脉冲宽度的计算：?11lnRCTTuoucupuvtw振荡周期的计算：VP1wUUlnCRt?4、具有放大环节的可控整流电路放大环节调节过程：US（给定电压）T1管的uc1T2管的ic2电容充电速度加快?触发脉冲前移uL脉冲变压器Ru2RE2R1RST1T2RE1RC1US五、五、晶闸管的保护晶闸管的保护晶闸管的过流、过压能力很差，是它的晶闸管的过流、过压能力很差，是它的主要缺点。主要缺点。晶闸管的热容量很小，一旦过流，温度急剧上升，器件被烧坏。例如一只100A的晶闸管过电流为400A时，仅允许持续0.02秒，否则将被烧坏；晶闸管承受过电压的能力极差，电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。正向电压超过转折电压时，会产生误导通，导通后的电流较大，使器件受损。过流保护快速熔断器：电路中加快速熔断器;加入方法如下图：过流继电器：在输出端装直流过电流继电器;过流截止电路：利用电流反馈减小晶闸管的 导通角或停止触发，从而切断过流电路。保护措施保护措施接在输出端接在输入端和晶闸管串联阻容吸收硒整流堆过压保护过压保护（利用电容吸收过压。即将过电压的能量变成电场能量储存到电容中，然后由电阻消耗掉。）（硒堆为非线性元件，过压后迅速击穿，其电阻减小，抑制过压冲击。）CRRCRC硒硒堆堆第八章第八章
