晶闸管

《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源1PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP1晶闸管又称为可控硅(SCR)，它不仅具有硅整流器的特性，更重要的是它的工作过程可以控制，能以小功率信号去控制大功率系统，可作为强电与弱电的接口，属于用途十分广泛的功率电子器件。在电子设备里，晶闸管主要应用于：可控整流、交流调压、电子开关、逆变等。本章重点介绍单向和双向晶闸管的特性及应用电路。第九章晶闸管及其应用电路双向晶闸管及其应用特殊晶闸管及其应用本章小结单向晶闸管及其应用《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源2PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP2第一节单向晶闸管及其应用一、单向晶闸管1．结构与符号晶闸管的外形有小型塑封型(小功率)、平面型(中功率)和螺栓型(中、大功率)几种，如图（a）所示。平面型和螺栓型使用时固定在散热器上。晶闸管是由四层半导体P—N—P—N叠合而成，形成三个PN结(J1、J2、J3)，有三个电极：阳极a、阴极k和控制极g。晶闸管外形单向晶闸管结构与图形符号选学：晶闸管工作特性分析《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源4PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP42．工作特性在图（a）所示的电路中，晶闸管的a、k极、指示灯HL、和电源VAA构成的回路称为主回路。晶闸管的g、k极、开关S和电源VGG构成的回路称为触发电路或控制电路。（1）正向阻断在图（b）所示电路中，指示灯不亮，这说明晶闸管加正向电压，但控制极未加正向电压时，管子不会导通，这种状态称为晶闸管的正向阻断状态。(a)实验电路(b)正向阻断开关断开《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源5PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP5（2）触发导通在图（c）所示电路中，晶闸管加正向电压，在控制极上加正向触发电压，此时指示灯亮，表明晶闸管导通，这种状态称为晶闸管的触发导通。（3）反向阻断在图（d）所示电路中，晶闸管加反向电压，即a极接电源负极，k极接电源正极，此时不论开关s闭合与否，指示灯始终不亮。这说明当单向晶闸管加反向电压时，不管控制极加怎样的电压，它都不会导通，而处于截止状态，这种状态称为晶闸管的反向阻断。(c)触发导通(d)反向阻断开关闭合主回路加反向电压《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源6PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP6晶闸管导通必须具备两个条件：晶闸管阳极与阴极间接正向电压；控制极与阴极之间也接正向电压。关断晶闸管的方法有：将阳极电压降低到足够小或加瞬间反向阳极电压；将阳极瞬间开路。应用实例右图是为晶闸管控制的照明不间断电源。交流电源停电时，自动地转换为直流电源供电。照明不间断电源《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源7PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP73CT——᮵᮵表示正向阻断峰值电压(V)表示额定正向平均电流(A)表示晶闸管元件表示N型硅材料表示3个电极3．晶闸管型号及参数的含义（1）型号晶闸管的品种很多，每种晶闸管都有一个型号，国产晶闸管的型号由五部分组成。（2）主要参数反向峰值电压VRRM在控制极开路时，允许加在a、k极之间的最大反向峰值电压。正向阻断峰值电压VDRM在控制极开路时，允许加在a、k极之间的最大正向峰值电压。《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源8PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP8额定正向平均电流IT（AV）在规定的环境温度和散热条件下，允许通过阳极和阴极之间的电流平均值。正向电压降平均值VT（AV）又称为通态平均电压，指晶闸管导通时管压降的平均值，一般在0.4～1.2V，这个电压愈小，管子的功耗就愈小。控制极触发电压Vg在室温下及一定的正向电压条件下，使晶闸管从关断到导通所需的最小控制电压。触发电流Ig在室温下及一定的正向电压条件下，使晶闸管从关断到导通所需的最小控制电流。4．单向晶闸管的简易检测（1）判别电极万用表置于R×1k挡，测量晶闸管任意两引脚间的电阻，当万用表指示低阻值时，黑表笔所接的是控制极g，红表笔所接的是阴极k，余下的一个引脚为阳极a，其他情况下电阻值均为无穷大。《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源9PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP9（2）质量好坏的检测①万用表置于R×10挡，红表笔接阴极k，黑表笔接阳极a，指针应接近∞，如图(a)所示。(a)检测步骤一(b)检测步骤二用万用表检测晶闸管质量②用黑表笔在不断开阳极的同时接触控制极g，万用表指针向右偏转到低阻值，表明晶闸管能触发导通，如图(b)所示。③在不断开阳极a的情况下，断开黑表笔与控制极g的接触，万用表指针应保持在原来的低阻值上，表明晶闸管撤去控制信号后仍将保持导通状态。《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源10PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP10二、半波可控整流电路单向晶闸管在正向电压作用下，改变控制极触发信号的触发时间，即可控制晶闸管导通的时间，利用这种特性可以把交流电变成大小可调的直流电，这样的电路称为可控整流电路。1．电路构成图所示为单相半波可控整流电路，它主要由整流主电路和触发电路两大部分组成，可控整流电路与普通整流电路相似，只是将整流二极管换成晶闸管。（a）电路原理图（b）实物接线图单相半波可控整流电路《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源11PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP112．工作原理v2为正半周时，晶闸管V承受正向电压，如果这时没加触发电压，则晶闸管处于正向阻断状态，负载电压vL=0。ωt1时刻给控制极加触发电压vg，晶闸管V导通。在ωt1～π期间，尽管vg在晶闸管导通后即消失，但晶闸管仍然保持导通，此期间负载电压vL与输人电压v2相等，直至v2过零值(π时刻)时，晶闸管才自行关断。在π～2π期间，v2进入负半周，晶闸管承受反向电压，即使控制极加人vg也不会导通，这时负载电压vL=0。晶闸管承受正向电压而不导通的范围称为控制角α，导通的范围称为导通角θ，通过改变控制角α的大小，便可调整输出电压VL的大小。半波可控整流波形《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源12PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP12三、单相桥式可控整流电路1．电路组成单相半控桥式整流电路主要由整流主电路和触发电路两大分组成，整流主电路与二极管桥式整流电路很相似，只是将其中两个二极管换成晶闸管V1、V2。(a)电路原理图(b)实物接线图单相半控桥式整流电路《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源13PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP132．工作原理当v2为正半周时，晶闸管V1和二极管V3承受正向电压，如果晶闸管的控制极未加触发电压，晶闸管就一直不能导通，输出电压vL=0。在正半周内只要触发电压vg到来，晶闸管V1就导通，电流通过V1、RL、V3形成回路，在负载上得到极性为上正下负的电压。当v2经过零值时，晶闸管自行关断。当v2为负半周时，晶闸管V2和二极管V4承受正向电压，在负半周内只要触发电压vg到来，晶闸管V2就导通，电流流过V2、RL、V4形成回路，在负载RL得到的也是上正下负的电压。半控桥式整流波形《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源14PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP14用工程应桥式可控整流电路可通过改变控制角的大小，使输出电压的平均值VL在0~0.9V2范围内变化，即选用晶闸管时应重点考虑反向峰值电压VRRM和额定正向平均电流IT（AV）。一般情况下，晶闸管的断态反向峰值电压应大于实际承受的最大峰值电压的1.5~2倍，即晶闸管的额定正向平均电流应大于实际通过晶闸管的最大平均电流，对于半波可控整流电路要求对于全波可控整流电路要求2cos19.02LVV2RRM2)2~5.1(VVLT(AV)21IILT(AV)II《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源15PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP15四、晶闸管触发电路要实现可控整流的目的，就需在晶闸管的控制极加入一个相位可调的触发信号，使之能对输出电压进行调节。提供触发信号的电路称为触发电路。1．对晶闸管触发电路的基本要求晶闸管被触发导通后，触发信号随后就不起作用，因此常用瞬间突变、作用时间很短的脉冲电压作为触发信号。为保证晶闸管可靠导通，触发信号应有一定的幅度(4～10V)和一定的持续时间(≥20μs)。触发信号应与主电路的输入电压同频率，这样才能保证每个半周的控制角a大小一致，使输出电压平均值稳定。《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源16PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP162．单结晶体管（1）结构与电路图形符号单结晶体管简称单结管，其外形与普通小功率三极管相似，如图（a）所示。单结晶体管内部结构如图（b）所示，它只有一个PN结，从P型半导体上引出的电极是发射极e，从N型半导体上引出两个基极，称为第一基极b1和第二基极b2。单结管的电路图形符号如图（c）所示。(a)外形(b)内部结构(c)电路图形符号(d)等效电路单结晶体管《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源17PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP17（2）单结管工作特性VEVA时，PN结反偏而截止，iE很小；VEVP时，PN结正偏而导通，随iE增加，vE下降。在谷点以后，当调大VE使发射极电流继续增加时，发射极电压略有上升，但变化不大。谷点右边的部分特性称为饱和区。若减小发射极电压使VEVV，单结管则会由导通突跳到截止状态。单结管发射极特性曲线VE谷点《电子线路》陈振源主编第4章直流稳压电源18PowerpointDesignbyChenZhenyuan《电子技术基础》教学演示文稿中等职业教育国家规划教材第九章晶闸管及其应用电路陈振源主编HEP183．单结管振荡电路图(a)所示为单结管组成的频率可变的振荡电路。(a)电路原理图(b)波形图单结管振荡电路电路接通电源VBB后，电源通过RP、Re向C充电。