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1、1.3 半控型器件半控型器件晶闸管晶闸管1.3.1 晶闸管及其工作原理晶闸管及其工作原理1.3.2 晶闸管的特性。晶闸管的特性。1.3.3 晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数11.3.1 晶闸管及其工作原理晶闸管及其工作原理 晶闸管晶闸管(Thyristor)俗称可控硅俗称可控硅(Silicon Controlled RectifierSCR) 包括：包括：KP（普通型）、普通型）、KK（快速）（快速） KG（可关断型）、可关断型）、 KS（双向型）、（双向型）、 KN（逆导型：逆导型：KP加反并联整流二极管）及光控型。加反并联整流二极管）及光控型。1) 外型：外型： 螺栓式螺栓式安装方便，散热
2、效果差（安装方便，散热效果差（100A以下）以下） 平板式平板式安装麻烦，散热效果好（安装麻烦，散热效果好（200A以上）以上） 塑封式塑封式小电流小电流1. 外型符号外型符号概述概述2螺栓型和平板型封装螺栓型和平板型封装引出阳极引出阳极A、阴极阴极K和门极（控制端和门极（控制端）G三个联接端三个联接端螺螺栓栓型型封封装装：通通常常螺螺栓栓为为阳阳极极，能能与与散散热热器器紧紧密密联联接接且且安安装方便装方便平板型封装：平板型封装：晶闸管可由两个散热器将其夹在中间晶闸管可由两个散热器将其夹在中间晶闸管的外形晶闸管的外形3晶闸管的外形晶闸管的外形晶闸管的外形晶闸管的外形小小电流塑封式电流塑封式小
3、小电流螺旋式电流螺旋式大电流螺旋式大电流螺旋式大电流平板式大电流平板式图形符号图形符号4晶闸管的外形晶闸管的外形晶闸管的外形晶闸管的外形KPKP螺旋式螺旋式螺旋式螺旋式5晶闸管的外形晶闸管的外形晶闸管的外形晶闸管的外形平板式平板式平板式平板式6晶闸管模块晶闸管模块7晶闸管的散热方式晶闸管的散热方式晶闸管的散热方式晶闸管的散热方式自冷式自冷式自冷式自冷式风冷风冷风冷风冷式式式式水冷水冷水冷水冷式式式式8晶闸管的散热方式晶闸管的散热方式晶闸管的散热方式晶闸管的散热方式水冷水冷水冷水冷式式式式风冷风冷风冷风冷式式式式自冷自冷自冷自冷式式式式93) 散热方式散热方式 自冷自冷20A以下以下 风冷风冷3
4、0A-1000A，风速风速6m/s 水冷水冷500A-1000A，水质电阻率水质电阻率20k /cm,PH值值6-8，流量，流量400ml/min，进进水温度水温度35cA阳极阳极K阴极阴极G（门极）门极）2) 符号符号10导通的晶闸管电流总是从阳极到导通的晶闸管电流总是从阳极到阴极。阴极。2. 简单的晶闸管整流电路简单的晶闸管整流电路 阳极电压阳极电压UAK=Ua 阳极电流阳极电流IAK=Ia 门极电压门极电压UGK=Ug 门极电流门极电流IGK=IgAKGUaIaIg11P1 N1 P2 N21) 内部结构内部结构四层三端器件四层三端器件 三个三个PN结结 J1,J2,J32) 工作原理工
5、作原理 条件条件:G 悬空（或加反压）悬空（或加反压）UAK0时，时， J1,J3正偏正偏 ,J2反偏反偏A A、K K间无电流间无电流 正向阻断状态正向阻断状态UAK0时，时， J1,J3反偏反偏 ,J2正偏正偏A、K间无电流间无电流 反向阻断状态反向阻断状态(1) 阻断状态阻断状态3. 内部机理内部机理AKGJ1J2J3GJ1J1J2J2J3J3P2N2KP1N1AP2N1AGKP1N1P2N1P2N2 等效电路等效电路12条件：条件：AK正偏，正偏，GK正偏正偏.加加Ig电流电流正反馈，晶闸管迅速正反馈，晶闸管迅速导通。导通。(2) 导通状态导通状态IA的大小由外电路负载决定的大小由外电
6、路负载决定(3) 关断关断关断条件关断条件: Ia减小至维持电流减小至维持电流IH以下。以下。实现方法实现方法: UAK减小到零或加反压减小到零或加反压Ic1Ic2IgIkIAIb2GKAUgEAIb1导通过程导通过程： Ig Ib2 Ic2 (Ib1) Ic1正反馈过程正反馈过程IA13 Ic1= 1 IA + ICBO1 （1-1） Ic2= 2 IK + ICBO2 （1-2） IK=IA+IG （1-3） IA=Ic1+Ic2 （1-4）(4) 数量关系数量关系说明说明:线性条件下成立线性条件下成立式中式中 1和和 2分别是晶体管分别是晶体管V1和和V2的共基极电流增益的共基极电流增益
7、 ICBO1和和ICBO2分别是分别是V1和和V2的共基极漏电流的共基极漏电流 由式（由式（1-1）（1-4）可得）可得 （1-5）Ic1Ic2IgIkIAIb2GKAUgEAIb1V1V214关断方法关断方法l 交流电路利用电压反向自动关断晶闸管交流电路利用电压反向自动关断晶闸管l 直流电路设置关断电路加反压关断晶闸管直流电路设置关断电路加反压关断晶闸管 小小 结结 承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。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闸管才能开
8、通导通条件导通条件导通条件导通条件。 晶闸管导通后相当于二极管晶闸管导通后相当于二极管单向导电性单向导电性 一旦导通，门极就失去控制作用一旦导通，门极就失去控制作用半控性半控性门极常采用正向脉冲信号驱动门极常采用正向脉冲信号驱动触发触发 导通后阳极电流导通后阳极电流Ia小于维持电流小于维持电流I H才会关断才会关断关断条件关断条件关断条件关断条件15有关晶闸管的几个名词有关晶闸管的几个名词有关晶闸管的几个名词有关晶闸管的几个名词触发触发触发触发：当晶闸管加上正向阳极电压后，门极加上适当的正向门极电压，：当晶闸管加上正向阳极电压后，门极加上适当的正向门极电压，使晶闸管导通的过程称为触发。使晶闸管
9、导通的过程称为触发。维持电流维持电流维持电流维持电流I IHH：维持晶闸管导通所需的最小阳极电流。维持晶闸管导通所需的最小阳极电流。正向阻断：正向阻断：正向阻断：正向阻断：晶闸管加正向电压未超过其额定电压，门极未加电压的情晶闸管加正向电压未超过其额定电压，门极未加电压的情况下，晶闸管关断。况下，晶闸管关断。硬开通：硬开通：硬开通：硬开通：给晶闸管加足够的正向阳极电压，即使晶闸管未加门极电压给晶闸管加足够的正向阳极电压，即使晶闸管未加门极电压也会导通的现象叫硬开通。也会导通的现象叫硬开通。反向阻断：反向阻断：反向阻断：反向阻断：当晶闸管加反向阳极电压时，晶闸管不会导通。当晶闸管加反向阳极电压时，
10、晶闸管不会导通。16有关晶闸管的几个特性有关晶闸管的几个特性有关晶闸管的几个特性有关晶闸管的几个特性 晶闸管具有可控性。晶闸管具有可控性。晶闸管具有可控性。晶闸管具有可控性。 晶闸管具有单向导电性。晶闸管具有单向导电性。晶闸管具有单向导电性。晶闸管具有单向导电性。 晶闸管一旦导通，门极将失去控制作用。晶闸管一旦导通，门极将失去控制作用。晶闸管一旦导通，门极将失去控制作用。晶闸管一旦导通，门极将失去控制作用。导通后流过晶闸管的电流由主电路电源和负载来决定。导通后流过晶闸管的电流由主电路电源和负载来决定。导通后流过晶闸管的电流由主电路电源和负载来决定。导通后流过晶闸管的电流由主电路电源和负载来决定。17例题例题例题例题如图，阳极电流为交流电压，门极在如图，阳极电流为交流电压，门极在如图，阳极电流为交流电压，门极在如图，阳极电流为交流电压，门极在t1t1瞬间合上开关瞬间合上开关瞬间合上开关瞬间合上开关S S，t4t4时时时时刻开关刻开关刻开关刻开关S S断开，求电阻上的电压波形断开，求电阻上的电压波形断开，求电阻上的电压波形断开，求电阻上的电压波形u ud d。SEgUgIaUaU2RdUdU2UgUdt1t2t3t418
