1、项目六项目六 晶闸管及其应用电路晶闸管及其应用电路目录目录项目6.1 晶闸管的使用 6.1.1 晶闸管的结构及特性 6.1.2 晶闸管的主要参数和型号 6.1.3 特殊晶闸管项目6.2 晶闸管的应用电路 6.2.1晶闸管调压电路 6.2.2 晶闸管整流电路 6.2.3晶闸管的触发电路 6.2.4 应用实例项目六项目六 晶闸管及其应用电路晶闸管及其应用电路知识目标：1、了解晶闸管的基本结构、符号、引脚排列。2、了解晶闸管的工作特性。3、了解特殊晶闸管的特点及应用。4、了解晶闸管在可控整流、交流调压等方面的应用。5、了解单结管的基本结构、符号、引脚排列。6、了解单结管组成的触发电路及作用。技能目标
2、：1、会选用晶闸管、单结管等元器件。2、能看懂调试家用调光台灯电路。项目项目6.1 6.1 晶闸管的使用晶闸管的使用学习目标1、了解晶闸管的结构和特性。2、理解晶闸管的相应使用参数。3、了解一些常用晶闸管的特性。6.1.1晶闸管的结构及特性 一、晶闸管的结构 晶闸管的外形如图，它有3 个电极：由外层P 区引出的电极称为阳极A，由外层N 区引出的电极称为阴极K，由中间P 区引出的电极称为控制极G（又称门极）。螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管塑封型晶闸管电路符号项目项目6.1 6.1 晶闸管的使用晶闸管的使用二、晶闸管的特性1.晶闸管的导电特点：（1）晶闸管具有单向导电特性。（2）晶闸管的导通是
3、通过门极控制的。2.晶闸管导通的条件：（1）阳极与阴极间加正向电压。（2）门极与阴极间加正向电压，这个电压称为触发电压。以上两个条件，必须同时满足，晶闸管才能导通。6.1.1晶闸管的结构及特性项目项目6.1 6.1 晶闸管的使用晶闸管的使用3.导通后的晶闸管关断的条件：（1）降低阳极与阴极间的电压，使通过晶闸管的电流小于维持电流IH。（2）阳极与阴极间的电压减小为零。（3）将阳极与阴极间加反向电压。只要具备其中一个条件就可使导通的晶闸管关断。4.小结：（1）晶闸管一旦触发导通，就能维持导通状态，门极失去控制作用。要使导通的晶闸管关断，必须减小阳极电流到维持电流IH以下。（2）晶阐管具有“可控”
4、的单向导电特性，故又称单向可控硅。由于门极所需的电压、电流比较低，而阳极A与阴极K可承受很大的电压，通过很大的电流，因此，晶阐管可实现弱电对强电的控制。项目项目6.1 6.1 晶闸管的使用晶闸管的使用6.1.1晶闸管的结构及特性6.1.2晶闸管的主要参数和型号 一、晶闸管的主要参数 1.额定电压（UD）指允许重复加在晶闸管两端的正、反向峰值电压最小值。2.通态平均电压（UT）当正向通过正弦半波额定电流时，阳极与阴极间的电压在一个周期内的平均值，习惯上称为导通时的管压降。这个电压越小越好，一般为0.4 1.2V。3.通态平均电流（IT）简称正向电流，指在标准散热条件和规定环境温度下，允许通过工频
5、（50Hz）正弦半波电流在一个周期内的最大平均值。4.维持电流（IH）。指在维持晶闸管继续导通时需要的最小阳极电流。项目项目6.1 6.1 晶闸管的使用晶闸管的使用 二、晶闸管的型号 国产晶闸管的型号由5 部分组成：第1 部分用字母“K”表示晶闸管，第2 部分用字母表示器件的类型，第3 部分用数字表示通态平均电流，第4 部分用数字表示额定电压（有时只标注百位数，即标注的数字需乘以100），第5 部分用字母表示通态平均电压的组别，共9 级，从A I分别为0.4 1.2V，字母每延后一个，电压增加0.1V。各部分的意义如下：项目项目6.1 6.1 晶闸管的使用晶闸管的使用6.1.2晶闸管的主要参数
6、和型号6.1.3特殊晶闸管 一、快速晶闸管和高频晶闸管 快速晶闸管和高频晶闸管与普通晶闸管没有本质的区别，只是导通与关断的转换速度较快，并且高频晶闸管的工作频率较高。典型应用有：逆变器、斩波器、感应加热、各种类型的强迫换流器、电焊机等。项目项目6.1 6.1 晶闸管的使用晶闸管的使用 二、双向晶闸管 双向晶闸管的3 个电极分别称为第二阳极A2、第一阳极A1 和控制极G，电路符号如图所示。其主要特点：1.门极上无触发时，双向晶闸管不导通。2.无论主电极电压极性如何，门极的触发信号无论是正的还是负的，只要电压足够大，均可触发导通。3.双向晶闸管一旦导通，门极便失去控制作用。4.主电极电流减小至维持
7、电流时，双向晶闸管 关断。主电极间电压是交流形式，一般用于交流负载的控制。项目项目6.1 6.1 晶闸管的使用晶闸管的使用6.1.3特殊晶闸管 三、可关断晶闸管 可关断晶闸管（GTO）的三个电极也称为阳极、阴极和控制极，电路符号如图6-3所示。其特点是：1.在阳极与阴极之间加正向电压，同时门极与阴极之间有正向触发电压时，才导通。2.一旦导通之后，即使撤销门极触发电压也不影响其导通；3.与普通晶闸管不同的是，在门极加负电压时就可关断导通的晶闸管。4.可关断晶闸管的应用与普通晶闸管类似，典型应用有：交直流开关、交直流电机控制、逆变器、变频器、UPS 电源等。项目项目6.1 6.1 晶闸管的使用晶闸
8、管的使用6.1.3特殊晶闸管项目项目6.2 6.2 晶闸管的应用电路晶闸管的应用电路学习目标1、理解晶闸管调压电路的基本工作原理。2、理解晶闸管整流电路基本工作原理3、了解单结管的特性，能理解晶闸管的触发电路。4、能读懂常用的晶闸管电路。6.2.1晶闸管调压电路 一、单只晶闸管交流调压电路 如图所示电路的工作过程为：4 只整流二极管将输入的正弦交流电变换为单方向脉动的直流电加在晶闸管的阳极与阴极之间，无论触发电压在输入的正半周还是负半周加到晶闸管的控制极，都能使晶闸管导通向负载供电，负载电压的波形如图（b）阴影部分所示。改变触发电压加到控制极的时间（见图中的t1、t2），即可实现负载上电压的调
9、节。单只晶闸管交流调压电路项目项目6.2 6.2 晶闸管的应用电路晶闸管的应用电路 二、两只反向并联晶闸管交流调压电路 两只反向并联的晶闸管构成交流调压电路如图所示。电路的工作过程为：4 只整流二极管将输入的正弦交流电变换为单方向脉动的直流电加在晶闸管的阳极与阴极之间，无论触发电压在输入的正半周还是负半周加到晶闸管的控制极，都能使晶闸管导通向负载供电。改变触发电压加到控制极的时间即可实现负载上电压的调节。两只晶闸管交流调压电路项目项目6.2 6.2 晶闸管的应用电路晶闸管的应用电路6.2.1晶闸管调压电路 三、双向晶闸管交流调压电路 双向晶闸管交流调压电路如图所示，它实际上是用一只双向晶闸管替
10、换上图中的两只晶闸管实现交流调压双向晶闸管交流调压电路 项目项目6.2 6.2 晶闸管的应用电路晶闸管的应用电路6.2.1晶闸管调压电路6.2.2 晶闸管整流电路一、单相桥式半控整流电路 单相桥式半控整流电路及输出波形如图所示。单相桥式半控整流电路项目项目6.2 6.2 晶闸管的应用电路晶闸管的应用电路二、单相桥式半控整流电路参数估算1.单相桥式半控整流电路输出的直流电压估算公式为 UL=0.9U式中，U 整流电路输入电压的有效值；控制角。2.负载上的直流电流IL 为 IL=0.93.每只晶闸管、整流二极管流过的电流为 Iv=0.5IL4.晶闸管承受的最高电压和整流二极管承受的最大反向电压 U
11、RM=U2cos1aRLU2cos1a2项目项目6.2 6.2 晶闸管的应用电路晶闸管的应用电路6.2.2 晶闸管整流电路6.2.3晶闸管的触发电路 一、单结管的结构与特性 单结管又称为双基极二极管，如图（a）所示。其结构示意图如图（b）所示，由一个PN 结组成。从N 型硅片上引出的两个电极分别称为第一基极B1 和第二基极B2，从PN 结P区引出的电极称为发射极E。单结管的电路符号如图（c）所示。单结管的实物、结构、符号 项目项目6.2 6.2 晶闸管的应用电路晶闸管的应用电路 二、单结管的特性如下 1.单结管参数中有一个峰点电压UP 和一个谷点电压Uv。当单结管的发射极电压等于峰点电压UP时
12、，单结管导通。导通之后，当发射电压减小到谷点电压Uv 时，单结管由导通变为截止。2.单结管发射极与第一基极之间的电阻RB1 随发射极电流增大而变小，具有负阻特性；发射极与第二基极之间的电阻RB2 则与发射极电流无关。3.不同的单结管有不同的UP和Uv。同一个单结管，若电源电压UBB 不同，它的UP和Uv也有所不同。项目项目6.2 6.2 晶闸管的应用电路晶闸管的应用电路6.2.3晶闸管的触发电路 三、单结管振荡电路 单结管振荡电路如图，它能产生一系列脉冲，触发晶闸管。接通电源后，UBB经RP、R给电容C充电，Uc按指数规律增大，当Uc=UP时，单结晶体管导通，RB1迅速减小，电容通过RB1、R
13、1迅速放电，在R1上形成脉冲波形。当Uc=Uv时，单结晶体管截止，放电结束，输出电压降为0值，完成一次振荡。电源再次对电容充电，并重复上述过程。项目项目6.2 6.2 晶闸管的应用电路晶闸管的应用电路6.2.3晶闸管的触发电路6.2.4 应用实例 一、家用调光台灯电路 如图，它由前面讲的单只晶闸管交流调压电路和单结管振荡电路组成。家用调光台灯电路项目项目6.2 6.2 晶闸管的应用电路晶闸管的应用电路 二、安全感应开关 如图所示，当人体接近感应板时产生的电容和本机电容C1对电源进行分压，使氖管VN导通，经V2组成的射极输出器使双向二极管V3导通，触发双向晶闸管V4导通，报警器即发声报警。安全感
14、应开关项目项目6.2 6.2 晶闸管的应用电路晶闸管的应用电路6.2.4 应用实例 感应开关可安装在机床、冲床等危险的场所，防止事故发生，也可安装在某些场合作为防盗报警用。单元小结单元小结 1.本单元重点介绍了普通型晶闸管及在交流调压、可控整流方面的应用，单结管及由单结管组成的触发电路。2.晶闸管具有正向阻断特性、触发导通特性和反向阻断特性。晶闸管导通的条件是：阳极加正向电压，同时控制极也加正向触发电压。3.控制角增大时，交流调压、可控整流的输出减小；反之，控制角减小时，交流调压、可控整流的输出增大。4.单结管发射极电压增大到峰点电压时，单结管导通；单结管发射极电压减小到谷点电压时，单结管截止。利用这种特性，可组成单结管振荡电路，产生晶闸 管导通所需的触发脉冲。
