第10章晶闸管及其应用 10.1晶闸管的结构和工作原理 10.2单相可控整流电路 10.3晶闸管的触发电路 10.4晶闸管的保护 0.5双向晶闸管简介 0.6晶闸管应用实例 返回主目录
*第 10 章晶闸管及其应用 10.1 晶闸管的结构和工作原理 10.2 单相可控整流电路 10.3 晶闸管的触发电路 10.4 晶闸管的保护 10.5 双向晶闸管简介 10.6 晶闸管应用实例 返回主目录
第10章晶闸管及其应用 晶闸管又称可控硅,是硅晶体闸流管的简称。晶闸管是大功 率变流器件,利用其整流可控特性可方便地对大功率电源进行 控制和变换。它具有体积小、重量轻、耐压高、容量大、使用 维护简单、控制灵敏等优点,所以在生产上得到了广泛的应用 晶闸管的主要用途有: (1)可控整流。把交流电变换为大小可调的直流电称为可控 整流。例如,直流电动机调压调速,电解、电镀电源均可采用 可控整流供电
第 10 章 晶闸管及其应用 晶闸管又称可控硅，是硅晶体闸流管的简称。晶闸管是大功 率变流器件，利用其整流可控特性可方便地对大功率电源进行 控制和变换。它具有体积小、重量轻、耐压高、容量大、使用 维护简单、控制灵敏等优点，所以在生产上得到了广泛的应用。 晶闸管的主要用途有： (1) 可控整流。把交流电变换为大小可调的直流电称为可控 整流。例如，直流电动机调压调速，电解、电镀电源均可采用 可控整流供电
(2)有源逆变。有源逆变是指把直流电变换成与电网同 频率的交流电,并将电能返送给交流电源。例如,目前采用 的高压输电工程,将三相交流电先变换成高压直流电,再 进行远距离的输送,到目的地后,再利用有源逆变技术把 直流电变成与当地电网同频率的交流电供给用户 (3)交流调压。交流调压是指把不变的交流电压变换成 大小可调的交流电压。例如,用于灯光控制、温度控制及 交流电动机的调压调速。 (4)变频器。把某一频率的交流电变换成另一频率的交 流电的设备称为变频器。例如,晶闸管中频电源、停电电源 (UPS)、异步电动机变频调速中均含有变频器
(2) 有源逆变。有源逆变是指把直流电变换成与电网同 频率的交流电，并将电能返送给交流电源。例如, 目前采用 的高压输电工程，将三相交流电先变换成高压直流电，再 进行远距离的输送，到目的地后，再利用有源逆变技术把 直流电变成与当地电网同频率的交流电供给用户。 (3) 交流调压。 交流调压是指把不变的交流电压变换成 大小可调的交流电压。例如，用于灯光控制、温度控制及 交流电动机的调压调速。 (4) 变频器。 把某一频率的交流电变换成另一频率的交 流电的设备称为变频器。例如, 晶闸管中频电源、 停电电源 （ＵＰＳ）、异步电动机变频调速中均含有变频器
(5)无触点功率开关。用晶闸管可组成无触点功率开关 取代接触器、继电器,适用于操作频繁的场合。例如,可用 于控制电动机的正反转和防爆、防火的场合。 晶闸管包括普通晶闸管、双向晶闸管、速晶闸管、可 关断晶闸管、光控晶闸管和逆导晶闸管等。由于普通晶闸管 应用广泛,故本章着重介绍普通晶闸管
(5) 无触点功率开关。用晶闸管可组成无触点功率开关 取代接触器、继电器，适用于操作频繁的场合。例如，可用 于控制电动机的正反转和防爆、 防火的场合。 晶闸管包括普通晶闸管、双向晶闸管、 速晶闸管、可 关断晶闸管、光控晶闸管和逆导晶闸管等。由于普通晶闸管 应用广泛，故本章着重介绍普通晶闸管
101晶闸管的结构和工作原理 、晶闸管的结构 晶闸管是用硅材料制成的半导体器件,它有三种结构形式 螺栓式、平板式和塑料封装式。平板式又分为风冷平板式和水 冷平板式 晶闸管的结构及符号如图10-1所示,它有三个电极:阳 极A、阴极K和门极G。螺栓式晶闸管的阳极是紧栓在铝制散热 器上的,而平板式晶闸管则用两个彼此绝缘的而形状相同的散 热器把阳极与阴极紧紧夹住 晶闸管的内部结构如图10-2所示,它的管芯由四层(P P2、N2)三端(A、K、G)半导体器件构成,具有三个PN 结,即J 由此可见,晶闸管是一个四层三端三结大功 率半导体元件
10.1 晶闸管的结构和工作原理 一、 晶闸管是用硅材料制成的半导体器件，它有三种结构形式： 螺栓式、平板式和塑料封装式。平板式又分为风冷平板式和水 冷平板式。 晶闸管的结构及符号如图 10 - 1 所示，它有三个电极：阳 极A、阴极K和门极G。 螺栓式晶闸管的阳极是紧栓在铝制散热 器上的，而平板式晶闸管则用两个彼此绝缘的而形状相同的散 热器把阳极与阴极紧紧夹住。 晶闸管的内部结构如图 10 - 2 所示，它的管芯由四层(P1、 N1、P2、N2 )三端（A、K、G）半导体器件构成，具有三个PN 结， 即J1、J2、J3，由此可见，晶闸管是一个四层三端三结大功 率半导体元件
K A 图形符号 本 A (b) 图10-1晶闸管的结构及符号
图 10 – 1 晶闸管的结构及符号 图 10-1 (c) A K G K A 图 形 符 号 V G K G A (b) (a) K G A A K G (d)
K9 G K G 图10-2晶闸管内部结构示意图
图 10-2 晶闸管内部结构示意图 P2 N2 N2 K G A N1 P1 (a) A K G (b) J 1 J 2 J 3
晶闸管的工作情况为了搞清晶闸管的导通和关断条件,可 用图10-3所示电路作实验说明。晶闸管与灯泡串联经开关S1 接到电源Fa上,门极与阴极经开关S2接到电源Eg上。开关S1、 S2皆为双掷开关,可有正、零、反三种位置。首先规定当Ea的 正极经灯泡接阳极A、负极接阴极K,称晶闸管承受正向阳极电 压;当Ea的负极接阳极A、正极接阴极K,称晶闸管承受反向阳 极电压。当E2的正极接门极G,负极接阴极K时,称晶闸管承受 正向门极电压;当E的负极接门极G,正极接阴极K时,称晶闸 管承受反向门极电压 然后按表10.1所列各项逐一进行实验,实验条件和结论 列于表10.1
晶闸管的工作情况为了搞清晶闸管的导通和关断条件，可 用图 10 - 3 所示电路作实验说明。 晶闸管与灯泡串联经开关S1 接到电源Ea上，门极与阴极经开关S2接到电源Eg上。开关S1、 S2皆为双掷开关，可有正、零、反三种位置。首先规定当Ea的 正极经灯泡接阳极A、负极接阴极K，称晶闸管承受正向阳极电 压；当Ea的负极接阳极A、正极接阴极K，称晶闸管承受反向阳 极电压。当Eg的正极接门极G，负极接阴极K时，称晶闸管承受 正向门极电压；当Eg的负极接门极G，正极接阴极K时，称晶闸 管承受反向门极电压 。 然后按表 10.1 所列各项逐一进行实验， 实验条件和结论 列于表 10.1
ea Eg 图10-3晶闸管实验电路
图 10 –3 晶闸管实验电路 Eg 正 反 V A K G V A S2 反 正 S1 Ea
从实验中得出晶闸管的导通与关断的主要结论是: (1)晶闸管承受反向阳极电压时,不论门极承受何种电压 总处于关断状态,不会导通 (2)晶闸管导通必须同时具备两个条件:①承受正向阳极 电压;②承受正向门极电压。 (3)晶闸管一旦导通,门极便失去控制作用 (4)晶闸管导通后,当减小电源电压Ea,使流过晶闸管的 电流减小到某数值时,晶闸管便会关断,这种维持晶闸管导 通的最小电流称为维持电流。 (5)晶闸管关断时承受全部电源电压;导通后阳极与阴 板间的管压降很小,只有V左右,电源电压主要降落在负载 (灯泡)上
从实验中得出晶闸管的导通与关断的主要结论是： (1) 晶闸管承受反向阳极电压时，不论门极承受何种电压， 总处于关断状态，不会导通。 (2) 晶闸管导通必须同时具备两个条件：① 承受正向阳极 电压；② 承受正向门极电压。 (3) 晶闸管一旦导通，门极便失去控制作用。 (4) 晶闸管导通后，当减小电源电压Ea，使流过晶闸管的 电流减小到某数值时，晶闸管便会关断，这种维持晶闸管导 通的最小电流称为维持电流。 (5) 晶闸管关断时承受全部电源电压； 导通后阳极与阴 极间的管压降很小，只有1V左右，电源电压主要降落在负载 （灯泡）上