晶闸管及其基本电路优秀课件.ppt
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1、晶闸管及其基本电路第1页,本讲稿共30页晶晶闸闸管管(SiliconControlledRectifier简简称称SCR)是是在在60年年代代发发展展起起来来的的一一种种新新型型电电力力半半导体器件,晶闸管的出现起到了弱电控制与强电输出之间的桥梁作用。导体器件,晶闸管的出现起到了弱电控制与强电输出之间的桥梁作用。优点优点:(1)用用很很小小的的功功率率(电电流流约约几几十十毫毫安安一一百百多多毫毫安安,电电压压约约24V)可可以以控控制制较较大大的的功功率率(电电流流自自几几十安几千安,电压自几百伏几千伏十安几千安,电压自几百伏几千伏),功率放大倍数可以达到几十万倍;,功率放大倍数可以达到几十
2、万倍;(2)控制灵敏、反应快,晶闸管的导通和截止时间都在微秒级;控制灵敏、反应快,晶闸管的导通和截止时间都在微秒级;(3)损损耗耗小小、效效率率高高,晶晶闸闸管管本本身身的的压压降降很很小小(仅仅1V左左右右),总总效效率率可可达达97.5%,而而一一般般机机组组效效率率仅仅为为85%左右;左右;(4)体积小、重量轻。体积小、重量轻。第2页,本讲稿共30页缺点:缺点:(1)过过载载能能力力弱弱,在在过过电电流流、过过电电压压情情况况下下很很容容易易损损杯杯,要要保保证证其其可可靠靠工工作作,在在控控制制电电路路中中要采取保护措施,在选用时,其电压、电流应适当留有余量;要采取保护措施,在选用时,
3、其电压、电流应适当留有余量;(2)抗干扰能力差,易受冲击电压的影响,当外界干扰较强时,容易产生误动作;抗干扰能力差,易受冲击电压的影响,当外界干扰较强时,容易产生误动作;(3)导致电网电压波形畸变,高次谐波分量增加,干扰周围的电气设备;导致电网电压波形畸变,高次谐波分量增加,干扰周围的电气设备;(4)控制电路比较复杂,对维修人员的技术水平要求高。控制电路比较复杂,对维修人员的技术水平要求高。在在实实践践中中,应应该该充充分分发发挥挥晶晶闸闸管管有有利利的的一一面面,同同时时采采取取必必要要措措施施消消除除其其不不利利的的一一面面。目目前前,采采用用晶晶闸闸管管作作为为整整流放大元件组成的晶闸管
4、控制系统,获得越来越广泛的应用。流放大元件组成的晶闸管控制系统,获得越来越广泛的应用。10.1晶闸管晶闸管 晶闸管是在半导体二极管、三极管之后发现的一种新型的大功率半导体器件,它是一晶闸管是在半导体二极管、三极管之后发现的一种新型的大功率半导体器件,它是一种可控制的硅整流元件,亦称可控硅。种可控制的硅整流元件,亦称可控硅。一、晶闸管的结构和符号一、晶闸管的结构和符号 晶闸管的外形和结构图分别如图所示晶闸管的外形和结构图分别如图所示:第3页,本讲稿共30页其中:其中:A阳极,阳极,K阴极,阴极,G控制极。控制极。结构示意图结构示意图表示符号表示符号4层半导体层半导体(P1、N1、P2、N2),3
5、个个PN结结第4页,本讲稿共30页二、晶闸管的工作原理二、晶闸管的工作原理实实验验电电路路如如图图(a)所所示示,主主电电路路加加上上交交流流电电压压u2,控控制制极极电电路路接接入入Eg,在在t1 瞬瞬间间合合上上开开关关S,在在t4 瞬瞬间间拉拉开开关开开关S,则,则u2、ug和电阻上和电阻上RL的电压的电压ud的波形关系如图(的波形关系如图(b)所示。)所示。(1)在在0t1之之间间:开开关关S未未合合上上,ug=0,尽尽管管uAK0,但但ud=0,即晶闸管未导通;,即晶闸管未导通;(2)在在t1t2之之间间:uAK0,由由 于于 开开 关关S合合 上上,使使ug0,而而 ,即晶闸管导通
6、;即晶闸管导通;(3)在)在t2t3 之间,之间,uAK0,但,但ud=0,即晶闸管关断;,即晶闸管关断;(4)在)在t3t4 之间,之间,uAK0,这时,这时ug0,而而,所以,晶闸管又导通;,所以,晶闸管又导通;(5)当)当t=t4 时,时,ug=0,但,但uAK0,即晶闸管仍处于导通状态;,即晶闸管仍处于导通状态;(6)当)当t=t5 时,时,uAK=0,ug=0,而,而ud=0,即晶闸管关断,晶闸管处于阻断状态。,即晶闸管关断,晶闸管处于阻断状态。第5页,本讲稿共30页综上所述可得出以下结论:综上所述可得出以下结论:(1)起起始始时时若若控控制制极极不不加加电电压压,则则不不论论阳阳极
7、极加加正正向向电电压压还还是是反反向向电电压压,晶晶闸闸管管均均不不导导通通,这这说说明晶闸管具有正、反向阻断能力;明晶闸管具有正、反向阻断能力;(2)晶闸管的阳极和控制极同时正向电压时晶闸管才能导通,这是晶闸管导通必须同时具备的两个条件;)晶闸管的阳极和控制极同时正向电压时晶闸管才能导通,这是晶闸管导通必须同时具备的两个条件;(3)在在晶晶闸闸管管导导通通之之后后,其其控控制制极极就就失失去去控控制制作作用用,欲欲使使晶晶闸闸管管恢恢复复阻阻断断状状态态,必必须须把把阳阳极极正正向电压降低到一定值(或断开,或反向)。向电压降低到一定值(或断开,或反向)。晶晶闸闸管管的的PN结结可可通通过过几
8、几十十安安几几千千安安的的电电流流,因因此此,它它是是一一种种大大功功率率的的半半导导体体器器件件,由由于于晶晶闸闸管管导导通通时时,相当于两只三极管饱和导通,因此,阳极与阴极间的管压降为相当于两只三极管饱和导通,因此,阳极与阴极间的管压降为1V左右,而电源电压几乎全部分配在负载电阻上。左右,而电源电压几乎全部分配在负载电阻上。第6页,本讲稿共30页三、晶闸管的伏安特性三、晶闸管的伏安特性晶闸管阳极对阴极的电压和流过晶闸管的电流之间的关系称为晶闸管的伏安特性。晶闸管阳极对阴极的电压和流过晶闸管的电流之间的关系称为晶闸管的伏安特性。第7页,本讲稿共30页正向正向(uAK 0)正向阻断状态正向阻断
9、状态:当当ug=0,uAK 0,uAK 0,晶晶闸闸管管导导通通,其其电电流流的的大大小小由由负负载载决决定定,阳阳极极和和阴极间的管压降很小。阴极间的管压降很小。反向反向(uAK 0)反向截止状态反向截止状态:当当uAK URSM,元件中有很小的反向电流(反向漏电流),元件中有很小的反向电流(反向漏电流)流过,处于截止状态。流过,处于截止状态。反反向向击击穿穿:当当uAK=URSM,晶晶闸闸管管突突然然由由反反向向截截止止状状态态转转化化为为导导通通状状态态。URSM称为称为反向不重复峰值电压反向不重复峰值电压,或用,或用UBR表示称表示称反向击穿电压反向击穿电压。第8页,本讲稿共30页四、
10、晶闸管的主要参数四、晶闸管的主要参数 为为了了正正确确选选用用晶晶闸闸管管元元件件,必必须须要要了了解解它它的的主主要要参参数数,一一般般在在产产品品目目录录上上给给出出了了参参数数的的平平均值或极限值,产品合格证上标有元件的实测数据。均值或极限值,产品合格证上标有元件的实测数据。1.断态重复峰值电压断态重复峰值电压UDRM 晶闸管正向阻断状态下,可以重复加在晶闸管阳极和阴极两端的正向峰值电压晶闸管正向阻断状态下,可以重复加在晶闸管阳极和阴极两端的正向峰值电压。UDRM=UDSM -100在在选选择择晶晶闸闸管管时时还还要要考考虑虑留留有有足足够够的的余余量量,一一般般:晶晶闸闸管管的的UDR
11、M应应等等于于所所承承受受的的正正向向电电压压的的(23)倍。)倍。2.反向重复峰值电压反向重复峰值电压URRM晶闸管反向截止状态下,可以重复加在晶闸管阳极和阴极两端的反向峰值电压晶闸管反向截止状态下,可以重复加在晶闸管阳极和阴极两端的反向峰值电压。URRM=URSM -1003.额定通态平均电流(额定电流)额定通态平均电流(额定电流)IT在环境温度不大于在环境温度不大于40度的标准散热及全导通的条件下,晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流度的标准散热及全导通的条件下,晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流(在一个周期内)平均值,称为额定通态平均电流,简称为额定电流。(在一个周期内)平均
12、值,称为额定通态平均电流,简称为额定电流。4.维持电流维持电流 IH在规定的环境温度和控制极断路时,维持元件继续导通的最小电流称维持电流。一般为几在规定的环境温度和控制极断路时,维持元件继续导通的最小电流称维持电流。一般为几mA一百多一百多mA第9页,本讲稿共30页10.2 单相可控整流电路单相可控整流电路整流将交流电变为直流电的过程;整流将交流电变为直流电的过程;整流电路将交流电变为直流电的电路;整流电路将交流电变为直流电的电路;整流整流单相单相三相三相10.2.1单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 u2输入电压输入电压;ud输出电压输出电压;控制角控制角;晶闸管元件承受正晶闸管元件承
13、受正向电压起始点到触发脉冲的作向电压起始点到触发脉冲的作用点之间的电角度。用点之间的电角度。导通角导通角;是晶闸管在一周是晶闸管在一周期时间内导通的电角度。期时间内导通的电角度。对单相半波可控整流电路:对单相半波可控整流电路:一、带电阻性负载的可控整流电路一、带电阻性负载的可控整流电路第10页,本讲稿共30页输入电压输入电压:负载电压负载电压:负载电流负载电流:晶闸管承受的最大正反向电压晶闸管承受的最大正反向电压:二、带电感性负载的可控整流电路二、带电感性负载的可控整流电路 单单相相半半波波可可控控整整流流电电路路用用于于大大电电感感性性负负载载时时,如如果果不不采采取取措措施施,负负载载上上
14、就就得得不不到到所所需需要要的的电压和电流。电压和电流。第11页,本讲稿共30页三、续流二极管的作用三、续流二极管的作用T8-9.SWF为为了了提提高高大大电电感感负负载载时时的的单单相相半半波波可可控控整整流流电电路路整整流流输输出出平平均均电电压压,可可采采取取负负载载两端并联一只二极管措施,如图所示。两端并联一只二极管措施,如图所示。10.2.2单相半控桥式整流电路单相半控桥式整流电路晶闸管组成的半控桥式整流电路,如图所示。晶闸管组成的半控桥式整流电路,如图所示。(a)单相桥式整流电路(b)电阻性负载时的电压电流波形1.电阻性负载电阻性负载 负载电压负载电压:负载电流负载电流:晶闸管承受
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- 晶闸管 及其 基本 电路 优秀 课件
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