第10章半导体器件晶闸管优秀课件.ppt

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1、第10章半导体器件晶闸管第1页，本讲稿共28页实物图片实物图片晶闸管晶闸管第2页，本讲稿共28页实物图片实物图片晶闸管晶闸管第3页，本讲稿共28页实物图片实物图片晶闸管晶闸管第4页，本讲稿共28页实物图片实物图片晶闸管晶闸管第5页，本讲稿共28页1.1晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理一、结构一、结构1.外形（外形（Appearance）AKG第6页，本讲稿共28页2.内部结构与符号内部结构与符号晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理Structure and principle of thyristorStructure and principle of thyristor一

2、、结构一、结构P1N1N2P2GKAJ1J2J3StructureSymbol第7页，本讲稿共28页二、工作原理分析二、工作原理分析J1J2J3第8页，本讲稿共28页B晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理:为了直观地了解晶闸管的工作为了直观地了解晶闸管的工作特点，我们用图示电路来进行实验。特点，我们用图示电路来进行实验。晶闸管的实验晶闸管的实验：第9页，本讲稿共28页b 正向阻断实验:如图所示，此时晶闸管虽如图所示，此时晶闸管虽承受正向偏压，但控制极承受正向偏压，但控制极未接通，电灯也不亮，说未接通，电灯也不亮，说明晶闸管也未导通，晶闸明晶闸管也未导通，晶闸管处于正向阻断状态。管处于正向阻断状态。

3、晶闸管的实验晶闸管的实验晶闸管的实验晶闸管的实验：第10页，本讲稿共28页c触发导通实验触发导通实验:如图所示，合上开关如图所示，合上开关S，在，在控制极与阳极之间加上适当大小控制极与阳极之间加上适当大小的正向触发电压眺，则灯亮，晶的正向触发电压眺，则灯亮，晶闸管由阻断状态变为导通状态。闸管由阻断状态变为导通状态。晶闸管导通后，即使断开开关晶闸管导通后，即使断开开关S，去掉控制极上电压，灯仍然亮，去掉控制极上电压，灯仍然亮，这说明晶闸管一经触发导通，控这说明晶闸管一经触发导通，控制极便失去了控制作用。制极便失去了控制作用。晶闸管的实验晶闸管的实验晶闸管的实验晶闸管的实验：第11页，本讲稿共28

4、页晶闸管导通后，即使断开开关晶闸管导通后，即使断开开关S，去掉控制极上电压，灯仍然亮，去掉控制极上电压，灯仍然亮，这说明晶闸管一经触发导通，控这说明晶闸管一经触发导通，控制极便失去了控制作用。制极便失去了控制作用。晶闸管的实验晶闸管的实验：第12页，本讲稿共28页由以上实验可以看出，要使晶闸管导通必须具备由以上实验可以看出，要使晶闸管导通必须具备下列两个条件：下列两个条件：阳极阳极A和阴极和阴极K之间施加正向电压；控制极之间施加正向电压；控制极G与阴极与阴极K之间施加正向触发电压。之间施加正向触发电压。晶闸管的实验晶闸管的实验：第13页，本讲稿共28页二、工作原理分析二、工作原理分析(1)阳极

5、加正向电压，门极不加电压（阳极加正向电压，门极不加电压（S打开）打开）J2反偏，阻断态，只有很小的漏电流反偏，阻断态，只有很小的漏电流（2）阳极加反压，门极不加电压）阳极加反压，门极不加电压J1、J3均反偏，阻断态均反偏，阻断态（3）阳极加正向电压，门极加正向电压）阳极加正向电压，门极加正向电压 饱和导通饱和导通P1N1N2P2GKAJ1J2J3第14页，本讲稿共28页晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性晶闸管正常工作时的特性1.承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。2.承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。3.晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。4.要使晶

6、闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。P1N1N2P2GKAJ1J2J3第15页，本讲稿共28页1.2导通和关断的条件导通和关断的条件1.导通条件：导通条件：正向的阳极电压，正向门极触发电压正向的阳极电压，正向门极触发电压2 关断条件（下列条件之一）：关断条件（下列条件之一）：（1）UA=0(去掉阳极电压）去掉阳极电压）（2）UA0(阳极加反压）阳极加反压）（3）使流过晶闸管的电流小于维持电流）使流过晶闸管的电流小于维持电流第16页，本讲稿共28页1.额定电压额定电压1.3晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数1)1)断断断断态态态态重重重重复复复复峰峰峰峰值值值值电电电电压压压压

7、U UDRMDRM在在门门极极断断路路而而结结温温为为额额定定值值时时，允允许许重重复复加加在在器器件件上上的正向峰值电压。的正向峰值电压。2)2)反反反反向向向向重重重重复复复复峰峰峰峰值值值值电电电电压压压压U URRMRRM 在在门门极极断断路路而而结结温温为为额额定定值值时时，允允许许重重复复加加在在器器件上的反向峰值电压。件上的反向峰值电压。3)3)通通态态（峰峰值值）电电压压U UTM TM 晶晶闸闸管管通通以以某某一一规规定定倍倍数数的的额额定定通通态态平平均均电电流流时时的的瞬态峰值电压瞬态峰值电压。注：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额定电压。

8、选用时，额定电压要留有一定裕量裕量,一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2323倍倍倍倍。第17页，本讲稿共28页1)通态平均电流通态平均电流IT(AV)（Averageon-statecurrent）晶闸管在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电最大工频正弦半波电流的平均值流的平均值。标称其额定电流的参数。1.3晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数2.额定电流注：使用时应按实际电流与通态平均电流有效值相等的原则有效值相等的原则来选取晶闸管。应留一定的裕量，一般取1.521.52倍倍倍倍。第18页，本讲稿共28页1.3晶闸管的主要参数晶

9、闸管的主要参数(Specificationsofthyristor)(Specificationsofthyristor)2)维持电流维持电流IH（Holding current）使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安，与结温有关。结温越高，则IH越小。3)3)擎住电流擎住电流擎住电流擎住电流 I IL L（Latching up current）晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，能维持导通所需的最小电流对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的24倍。4)浪涌电流ITSM 指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。第19页，本讲稿共28页1.4晶

10、闸管的派生器件晶闸管的派生器件1.1.快快 速速 晶晶 闸闸 管管（FastSwitchingThyristorFST)包包括括所所有有专专为为快快速速应应用用而而设设计计的的晶晶闸闸管管，有快速晶闸管和高频晶闸管。有快速晶闸管和高频晶闸管。普普通通晶晶闸闸管管关关断断时时间间数数百百微微秒秒，快快速速晶晶闸闸管数十微秒，高频晶闸管管数十微秒，高频晶闸管10 s左右。左右。高高频频晶晶闸闸管管的的不不足足在在于于其其额额定定电电压压和和额额定定电流都不易做高。电流都不易做高。第20页，本讲稿共28页2.2.双向晶闸管双向晶闸管（TriodeACSwitchTRIAC或或Bidirectiona

11、ltriodethyristor）1.4晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件第21页，本讲稿共28页1.4晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件3.逆导晶闸管逆导晶闸管（ReverseConductingThyristorRCT）将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。具有正向压降小、关断时间短、高温特性好、额定结温高等优点。逆导晶闸管的额定电流有两个，一个是晶闸管电流，一个是反并联二极管的电流。第22页，本讲稿共28页1.4晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件4.光控晶闸管（光控晶闸管（LightTriggeredThyristorLTT）第23页，本讲稿共28页1.4晶闸管的派生器件晶闸

12、管的派生器件又称光触发晶闸管，是利用又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号一定波长的光照信号触发导通触发导通的晶闸管。的晶闸管。小功率光控晶闸管只有阳极和阴极两个端子。小功率光控晶闸管只有阳极和阴极两个端子。大功率光控晶闸管则还带有光缆，光缆上装有作大功率光控晶闸管则还带有光缆，光缆上装有作为触发光源的发光二极管或半导体激光器。为触发光源的发光二极管或半导体激光器。光触发保证了光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘主电路与控制电路之间的绝缘，且，且可避免电磁干扰的影响，因此目前在高压大功率可避免电磁干扰的影响，因此目前在高压大功率的场合，如高压直流输电和高压核聚变装置中，的场合，如高压直流

13、输电和高压核聚变装置中，占据重要的地位。占据重要的地位。第24页，本讲稿共28页1.5晶闸管使用注意事项晶闸管使用注意事项1、选用可控硅的额定电压时，应参考实际工作条件下的峰值电压的大小，并留出一定的余量。2、选用可控硅的额定电流时，除了考虑通过元件的平均电流外，还应注意正常工作时导通角的大小、散热通风条件等因素。在工作中还应注意管壳温度不超过相应电流下的允许值。3、使用可控硅之前，应该用万用表检查可控硅是否良好。发现有短路或断路现象时，应立即更换。4、严禁用兆欧表（即摇表）检查元件的绝缘情况。第25页，本讲稿共28页5、电流为5A以上的可控硅要装散热器，并且保证所规定的冷却条件。为保证散热器

14、与可控硅管心接触良好，它们之间应涂上一薄层有机硅油或硅脂，以帮于良好的散热。6、按规定对主电路中的可控硅采用过压及过流保护装置。第26页，本讲稿共28页1.6操作任务操作任务1判定电极判定电极用万用表欧姆档R100档位来测。大家知道，晶闸管G、K之间是一个PN结相当于一个二极管，G为正极、K为负极，所以，按照测试二极管的方法，找出三个极中的两个极，测它的正、反向电阻，电阻小时，万用表黑表笔接的是控制极G，红表笔接的是阴极K，剩下的一个就是阳极A了。2检查触发能力检查触发能力首先将万用表1的黑表笔接A极，红表笔接K极，电阻为无穷大；然后用黑表笔尖也同时接触G极，加上正向触发信号，表针向右偏转到低阻值即表明已经导通；最后脱开G极，只要维持通态，就说明被测管具有触发能力。第27页，本讲稿共28页测试晶闸管的工作特性（电路图可自行设计）测试晶闸管的工作特性（电路图可自行设计）测试晶闸管的工作特性（电路图可自行设计）测试晶闸管的工作特性（电路图可自行设计）（1）正向阻断特性正向阻断特性：（2）触发导通特性）触发导通特性（3）反向阻断特性）反向阻断特性：第28页，本讲稿共28页