§1-2 晶闸管的伏安特性及主要参数

第一章电力电子器件§1-2晶闸管的伏安特性和主要参数学习目标1.掌握晶闸管的伏安特性曲线。2.掌握晶闸管的主要参数，会根据参数选用晶闸管。第一章电力电子器件巩固复习：二极管的伏安特性第一章电力电子器件巩固复习：二极管的伏安特性1、正向特性（二极管阳极电位大于阴极电位）（1）死区：当正向电压较小时，正向电流极小，二极管呈现很大的电阻，如图中OA段，通常把这个范围称为死区。死区电压：硅二极管0.5V左右，锗二极管0.2V（2）正向导通：当外加电压大于死区电压后，电流随电压的增大而急剧增大，二极管导通。导通电压：硅管0.7V，锗管0.3V。第一章电力电子器件巩固复习：二极管的伏安特性2、反向特性（二极管阳极电位小于阴极电位）（1）反向饱和电流：当加反向电压时，二极管反向电流很小，而且在很大范围内不随反向电压的变化而变化，故称为反向饱和电流。（2）反向击穿：若反向电压不断增大到一定数值时，反向电流就会突然增大，这种现象称为反向击穿。普通二极管不允许出现此种状态。第一章电力电子器件晶闸管阳极与阴极间的电压和阳极电流的关系称为晶闸管的伏安特性。第一象限——正向伏安特性，第三象限——反向伏安特性。一、晶闸管的伏安特性曲线第一章电力电子器件UDRM、URRM——正、反向断态重复峰值电压；UDSM、URSM——正、反向断态不重复峰值电压；UBO——正向转折电压；URO——反向击穿电压。第一章电力电子器件正向伏安特性分为:阻断状态（断态）、导通状态（通态）。IG=0时UUBO，断态；U=UBO---正向转折电压雪崩，击穿导通，称为硬开通。（正常情况下不允许）IG0时较小的电压降即可导通，导通压降小（为1V左右）；导通后IA取决于外部电路。第一章电力电子器件反向特性类似二极管的反向特性。反向阻断状态时，只有极小的反相漏电流流过。当反向电压达到反向击穿电压后，可能导致晶闸管发热损坏。反向特性第一章电力电子器件(正向)断态重复峰值电压UDRM——在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压（正向）断态不重复峰值电压UDSM——在门极断路而结温为额定值时，允许不重复加在器件上的正向峰值电压1）电压参数第二节晶闸管的主要参数Ig=0,TJ=TJM,50hz不大于10ms/次UDSMUBOUDRM=80%UDSM第一章电力电子器件反向重复峰值电压URRM——在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。反向不重复峰值电压URSM——在门极断路而结温为额定值时，允许不重复加在器件上的反向峰值电压。Ig=0,TJ=TJM,50hz不大于10ms/次URRM=80%URSM第一章电力电子器件UDSM—正向断态不重复峰值电压UDRM—正向断态重复峰值电压URSM—反向不重复峰值电压URRM—反向重复峰值电压额定电压：min(UDRMURRM)取整通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍使用注意：1）电压参数第一章电力电子器件1-4在图b电路中，电源电压有效值为220v,问晶闸管承受的正反向电压最高是多少？考虑安全裕量为2，其额定电压应如何选取。•解晶闸管所承受的正、反向电压最大值为输入正弦交流电源电压的峰值：1.414×220=311V；•取晶闸管的安全裕量为2，•则晶闸管额定电压不低于2×311＝622V。第一章电力电子器件2.额定电流IT（AV)又称为额定通态平均电流。是指在环境温度小于40℃和标准散热及全导通的条件下，晶闸管可以连续导通的工频正弦半波电流的平均值。晶闸管的额定电流参数系列：1A、5A、10A、20A、30A、50A、100A、200A、300A。晶闸管允许的最大电流管芯半导体结温流过电流的有效值（相同的电流有效值条件下，其发热情况相同，选取型号相同）第一章电力电子器件有效值与平均值的定义•可根据平均值、有效值的定义来求出。•设f(t)为表示电压或电流的周期函数，则它在0~Ts期间的平均值和有效值用如下公式：0201()1()TsTsftdtTsftdtTs平均值＝有效值＝第一章电力电子器件正弦半波的电流平均值与有效值第一章电力电子器件波形系数Kf：有效值/平均值，反应周期交流量波形性质。如果额定电流为100A的晶闸管其允许通过的电流有效值为1.57×100＝157A第一章电力电子器件选择晶闸管额定电流时，要依据实际波形的电流有效值与额定电流IT（AV)有效值相等的原则（即管芯结温一样）进行换算。即：由于晶闸管的过载能力差，一般选用时取1.5～2倍的安全裕量。ITav=(1.5~2)IT/1.57=(1.5~2)KfId/1.57第一章电力电子器件例题•流经晶闸管的电流波形如图所示，试计算该电流波形的平均值、有效值及波形系数。若取安全系数为2，问额定电流为100A的晶闸管，其允许通过的电流平均值和最大值为多少?第一章电力电子器件•例（P13）流经晶闸管的电流波形如图所示，试计算该电流波形的平均值、有效值及波形系数。若取安全系数为2，问额定电流为100A的晶闸管，其允许通过的该波形电流平均值和最大值为多少?第一章电力电子器件3.通态平均电压UT(AV)当流过正弦半波的电流为额定电流，并达到稳定的额定结温时，晶闸管阳极与阴极之间电压降的平均值，称为通态平均电压。晶闸管正向通态平均电压的组别第一章电力电子器件4.控制极触发电流IGT和控制极触发电压UGT在室温下，对晶闸管施加6V正向阳极电压时，使元件完全开通所必需的最小控制极电流，称为控制极触发电流IGT。对应于控制极触发电流时的控制极电压，称为控制极触发电压UGT。第一章电力电子器件晶闸管的主要参数