（高职)5.3 晶闸管ppt课件.pptx

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1、5.3 晶闸管第5章 常用半导体器件 5.3 5.3 晶闸管晶闸管 1晶闸管的结构晶闸管的结构2晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理目录CONTENTS3晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数5.3 5.3 晶闸管晶闸管晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数晶闸管（又称可控硅、晶闸管（又称可控硅、SCR），即硅晶体闸流管的简称。），即硅晶体闸流管的简称。晶闸管的主要用途有：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。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。 2. 有源逆变。有源逆变是指把直流电变换成与电

2、网同频率的交流电，并将电能有源逆变。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。返送给交流电源。 3. 交流调压。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。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。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。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。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。 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，无触点功率开关。用晶

3、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。适用于操作频繁的场合。5.3 5.3 晶闸管晶闸管晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数 晶闸管是用硅材料制成的半导体器件，它有三种结构形式：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、平板式和塑螺栓式、平板式和塑料封装式料封装式。晶闸管外形图及图形符号晶闸管外形图及图形符号5.3 5.3 晶闸管晶闸管晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数 晶闸管有晶闸管有P1-N1-P2-N2四层半导体构成，且形成四层半导体构

4、成，且形成J1、J2和和J3三个三个PN结；引出三个管结；引出三个管脚，即阳极脚，即阳极A，阴极，阴极K和控制极和控制极G。由此可见，晶闸管是一个四层三端三结大功率半。由此可见，晶闸管是一个四层三端三结大功率半导体元件。导体元件。 晶闸管示意图晶闸管示意图AKGN1P1P2J1N2J2J3+5.3 5.3 晶闸管晶闸管晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数1. 在晶闸管上施加反向电压在晶闸管上施加反向电压 如图所示如图所示晶闸管所加的阳极电压为反晶闸管所加的阳极电压为反向电压。晶闸管三个向电压。晶闸管三个PN结中，结中，J2结加上正结加上正向偏

5、置，但向偏置，但J1结和结和J3结加上反向偏置，晶闸结加上反向偏置，晶闸管只能通过很小的反向漏电流，晶闸管不管只能通过很小的反向漏电流，晶闸管不导通，此时即使在控制极导通，此时即使在控制极G与阴极与阴极K之间加之间加上正向偏置，使上正向偏置，使J3结为正向偏置，但因结为正向偏置，但因J1仍仍然加上反向偏置，故晶闸管仍不导通。然加上反向偏置，故晶闸管仍不导通。 这种晶闸管加上反向电压时关闭的状这种晶闸管加上反向电压时关闭的状态称为态称为反向阻断状态反向阻断状态。 如果当晶闸管所加的反向电压过高时，如果当晶闸管所加的反向电压过高时，晶闸管将会击穿，造成永久性破环。晶闸管将会击穿，造成永久性破环。图

6、5.3.2 晶闸管反向阻断晶闸管反向阻断AKGN1P1P2J1N2J2J3反向漏电流+5.3 5.3 晶闸管晶闸管晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数 晶闸管正向阻断晶闸管正向阻断AKGN1P1P2J1N2J2J3正向漏电流+ 如图所示，晶闸管所加的阳极电压为正如图所示，晶闸管所加的阳极电压为正向电压。晶闸管三个向电压。晶闸管三个PN结中，结中，J1结和结和J3结加结加上正向偏置，而上正向偏置，而J2结加上反向偏置，故此时结加上反向偏置，故此时晶闸管只有极小的正向漏电流，晶闸管不导晶闸管只有极小的正向漏电流，晶闸管不导通。晶闸管的阳极与阴极之

7、间虽然加上正向通。晶闸管的阳极与阴极之间虽然加上正向电压，但控制极电压，但控制极G断开时，晶闸管仍处于关断开时，晶闸管仍处于关断状态，称为断状态，称为正向阻断状态正向阻断状态。 如晶闸管所加的正向电压过高时，晶闸如晶闸管所加的正向电压过高时，晶闸管管J2结将被击穿，使晶闸管失去正向阻断能结将被击穿，使晶闸管失去正向阻断能力，这是晶闸管正常工作中所不允许的。力，这是晶闸管正常工作中所不允许的。2. 在晶闸管上施加正向电压在晶闸管上施加正向电压5.3 5.3 晶闸管晶闸管晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数3. 晶闸管的控制极上施加触发电压晶闸管

8、的控制极上施加触发电压 如果在晶闸管加上正向阳极电压，并如果在晶闸管加上正向阳极电压，并在控制极与阴极之间加以适当大小的正向在控制极与阴极之间加以适当大小的正向触发电压触发电压uG（控制极（控制极G为正，阴极为正，阴极K为负），为负），则晶闸管由关断变成导通。则晶闸管由关断变成导通。 其原理如下：其原理如下： 具有四层半导体结构的晶闸管，可以具有四层半导体结构的晶闸管，可以等效地看成由等效地看成由PNP型晶体管型晶体管VT1和和NPN型型晶体管晶体管VT2构成，如图所示。晶闸管的阳构成，如图所示。晶闸管的阳极极A相当于相当于PNP型晶体管型晶体管VT1的发射极，而的发射极，而晶闸管的阴极晶闸管

9、的阴极K则相当于则相当于NPN型晶体管型晶体管VT2的发射极，的发射极，VT1的集电极和的集电极和VT2的基极互相的基极互相连在一起。连在一起。晶闸管的等效电路晶闸管的等效电路（a）AKN1P1P2J1N2J2J3GP1N1P2N2J1J2N1P2J3J2AKG（b）+AGKV T1VT2+ib22ib212ib2（c）5.3 5.3 晶闸管晶闸管晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数综上所述，晶闸管的工作情况归纳如下：综上所述，晶闸管的工作情况归纳如下： 晶闸管具有反向阻断能力，即加上反向阳极电压时，晶闸管阻断。晶闸管具有反向阻断能力，即加上

10、反向阳极电压时，晶闸管阻断。 晶闸管具有正向阻断能力，即在未导通的情况下，加上正向阳极电压而控制极晶闸管具有正向阻断能力，即在未导通的情况下，加上正向阳极电压而控制极不加触发电压时，晶闸管仍阻断。不加触发电压时，晶闸管仍阻断。 在晶闸管的阳极加正向电压，控制极加适当大小的正向触发电压，晶闸管才能在晶闸管的阳极加正向电压，控制极加适当大小的正向触发电压，晶闸管才能导通。晶闸管一经导通，控制极便失去控制作用，即使触发电压消失，晶闸管仍能保导通。晶闸管一经导通，控制极便失去控制作用，即使触发电压消失，晶闸管仍能保持导通。持导通。 为使已导通的晶闸管关断，必须把阳极电压切除或反向，使晶闸管的阳极电流为

11、使已导通的晶闸管关断，必须把阳极电压切除或反向，使晶闸管的阳极电流降至维持电流以下。降至维持电流以下。 5.3 5.3 晶闸管晶闸管晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数 要正确使用晶闸管元件，除要了解晶闸管的工作原理外，要正确使用晶闸管元件，除要了解晶闸管的工作原理外， 还要掌握晶闸管的参数，还要掌握晶闸管的参数，以便更好地使用晶闸管元件。以下介绍晶闸管的几个主要参数。以便更好地使用晶闸管元件。以下介绍晶闸管的几个主要参数。1. 正向阻断峰值电压正向阻断峰值电压UDRM2. 反向阻断峰值电压反向阻断峰值电压URRM3. 额定电压额定电压UTN4. 额定电流额定电流IT(AV)5. 维持电流维持电流IH6. 通态平均电压通态平均电压UT(AV)