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1、1. 静态特性 晶闸管的 伏安特性,图1-8 晶闸管的伏安特性 IG2IG1IG,1.3.2 晶闸管的基本特性,Power Electronics,1.3.2晶闸管的基本特性 (静态、动态、),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 。,1) 正向特性(第I象限) 正向阻断状态 IG=0时,晶闸管两端受正向电压只有很小的正向漏电流流过.,晶闸管的伏安特性,1.3.2 晶闸管的基本特性,IG2 IG1
2、IG,正向电压超过临界极限正向转折电压Ubo 则漏电流急剧增大器件开通。,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。,1.3.2 晶闸管的基本特性, 正向导通,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。, 维持电流IH,2) 反向特性(第III象限),晶闸管的伏安特性,1.3.2 晶闸管的基本特性,晶闸管受反向电压时,伏安特性类似二极管的反向特性。,1.3.2 晶闸管的基本特性,晶闸管处于反向阻断状态时极小的反相漏电流流过。,当反向电压超过
3、一定限度(达到反向击穿电压), 外电路如无限制措施则反向漏电流急剧增加导致晶闸管发热损坏。, 反向阻断, 反向击穿,2. 动态特性,晶闸管的开通和关断过程波形,1.3.2 晶闸管的基本特性,晶闸管的开通和关断过程波形,1.3.2 晶闸管的基本特性,1) 开通过程, 延迟时间td, 上升时间tr,td,tr,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。,阳极电流从10%上升到稳态值的90%所需的时间。,c) 开通时间tgt tgt=td+ tr (1-6) 普通晶闸管延迟时为0.51.5s,上升时间为0.53s。,td,tr,2) 关断过程 反向阻断恢复时间trr,晶闸管的开通和
4、关断过程波形,1.3.2 晶闸管的基本特性, 正向阻断恢复时间tgr,正向电流降为零到反向恢复电流衰减至接近于零的时间,晶闸管要恢复其对正向电压的阻断能力所需要的一段时间,trr,tgr, 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。, 关断时间tq,tq=trr+tgr, 两点注意事项, 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。,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 (2).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 (3).晶闸管
5、正偏电压一般不大于10 v,反偏电压不大于5v。,3 门极伏安特性(PN结特性),1.3.3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。 晶闸管额定电压的选择应为实际承受电压的23倍。 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UDRM,规定:在环境温度为40C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 通(C)而稳定结温不超过额定值所允许的 最大电流平均值。,2 额定电流IT(AV),平均值,发热量,有效值,平均值,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 (2) 留裕量,取1.5-2倍后取整 (3) 额定电流等级:
6、50A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IGT/触发电压UGT,例: GD0.4mA.UGD=0.3v,T=570mA, VGT3.5v,UGFM=10V, UGRM=5v ,PG(AV)=0.5w 参数受温度影响大,从减小损耗和发热的情况出发,()越小越好, 一般为1.5v。,4 通态平均压降(管压降)(),: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 达到的最小值。,5 维持电流与掣住电流,普通晶闸管ton约6us, 快速晶闸管ton约1
7、us。 普通晶闸管toff数十数百us, 快速晶闸管toff约10us 开通较关断时间短 工频电路可不考虑开关时间 ()断态电压临界上升率dv/dt及通态电流临界上 升率di/dt 由于结电容效应, dv/dt太大可能引起误导通 dv/dt分级:(最低级):v/us G(最高级): 1000v/us,()开通时间ton与关断时间toff,6 动态参数,di/dt太大将导致器件局部过热损坏,7 额定结温jm,结温,开通损耗 通态损耗 关断损耗 断态损耗 门极损耗,例:KP200-8B 表示额定电流200A/额定电压 800V/管压降0.4v0.5v的普通晶闸管,管压降等级,额定电压等级,额定电流
8、,普通型 快开型 逆导型 可关断型 双向型,8 型号,本章思考题,1.晶闸管是硅晶体闸流管的简称,常用的除螺栓式以外还有? 2.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,通常在管子阳极电压下降为零之后,在门极采取什么措施? 4.型号为KP10-1000晶闸管的额定容量是多少? 5.如何选择晶闸管的容量? 6.在分析了晶闸管的主要参数后,你使用晶闸管时应注意什么?,1. 双向晶闸管(Triode AC SwitchTRIAC或Bidirectional triode thyristor),图1-10 双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏
9、安特性,晶闸管的派生器件,1.3.4,1)电路符号与特性,a),b), 有两个主电极T1和T2,一个门极G。, 正反两方向均可触发导通双向晶闸管在第和第III象限有对称的伏安特性。, 应用:交流调压电路、固态继电器(SSR)和交流电机调速等领域。, 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)。, 可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。,2)特点,说明:比用一对反并联晶闸管经济,且控制电路简单,,2. 光控晶闸管(Light Triggered ThyristorLTT),图1-12 光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏安特性,晶闸管的派生器件,1.3.4,a),b),1) 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 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., 大功率光控晶闸管则还带有光缆,光缆上装有 作为触发光源的发光二极管或半导体激光器., 光触发主电路与控制电路绝缘,抗电磁干扰.,2) 特点, 应用:高压大功率的场合,如高压直流输电, 高压核聚变装置.,1 型号KP-100-3 ( ITav=100A,额定电压300V)的晶闸管,维持电流IH=4mA,使用在以下电路中是否合适(通过计算确定)?,2 教材P42. 题3.,题4.,作业,3 作业要求,