教育教学晶闸管概述晶闸管晶闸管结构符号与外形.ppt
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1、9.1 晶闸管概述9.2 晶闸管9.2.1 晶闸管结构、符号与外形9.2.2 晶闸管的工作原理9.2.3 晶闸管的伏安特性 及其主要参数9.2.4 晶闸管的型号9.2.5 普通型晶闸管质量粗测9.3 单相桥式半控整流电路9.4 单结晶体管触发电路9.4.1 对触发电路的要求9.4.2 单结晶体管的结构与特性9.4.3 单结晶体管张弛振荡器9.4.4 单结晶体管同步触发电路,9.5 双向晶闸管9.5.1 双向晶闸管9.5.2 触发二极管9.6 其他晶闸管介绍 9.6.1 光控晶闸管9.6.2 温控晶闸管9.6.3 可关断晶闸管9.6.4 逆导晶闸管9.7 晶闸管的应用9.7.1 交流调光台灯的应
2、用电路9.7.2 交流固态开关电路,第9章 电力电子技术,本章要点:1.晶闸管结构、符号、工作原理与伏安特性 2.单相桥式半控整流电路 3.单结晶体管结构与工作原理 4.双向晶体管结构与工作原理本章难点:电阻性负载和电感性负载的单相桥式半控整流电路工作原理,第9章 晶闸管及其电路,9.1 晶闸管概述,晶闸管的特点是可以用弱信号控制强信号。从控制的观点看,它的功率放大倍数很大,用几十到一二百毫安电流,两到三伏的电压可以控制几十安、千余伏的工作电流电压,换句话说,它的功率放大倍数可以达到数十万倍以上。由于元件的功率增益可以做得很大,所以在许多晶体管放大器功率达不到的场合,它可以发挥作用。从电能的变
3、化与调节方面看,它可以实现交流直流、直流交流、交流交流、直流直流以及变频等各种电能的变换和大小的控制。,晶闸管是半导体型功率器件,对超过极限参数运用很敏感,实际运用时应该注意留有较大电压、电流余量,并应尽量解决好器件的散热问题。,根据结构及用途的不同,晶闸管有很多类型,比较常用的有普通晶闸管、高频晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、无控制晶闸管、光控晶闸管和热敏晶闸管等。,9.2 晶闸管,9.2.1 晶闸管结构、符号与外形,晶闸管的内部结构示意图和图形符号如图9-2所示。它由PNPN四层半导体构成,其间形成三个PN结,引出三个电极,分别为阳极a、阴极k和控制极g。,图9-1 晶闸管的
4、外形图,图9-2 晶闸管的内部结构和符号,9.2.2 晶闸管的工作原理,为了说明晶闸管的工作原理,可将晶闸管等效地看成由PNP和NPN型两个三极管连接而成,每个三极管基极与另一个三极管的集电极相连,如图9-3所示,阳极a相当于PNP型三极管T2的发射极,阴极k相当于NPN型T1三极管的发射极。,图9-3 等效电路,按图9-4所示电路图连接,在晶闸管阳极a和阴极k之间加正向电压,同时在控制极g和阴极k之间也加正向电压时,则可使晶闸管导通。,控制极的作用只是使晶闸管触发导通,而导通后,控制极就失去了控制作用,所以控制极g又称做门极。,阳极电流IA减少到小于某一数值IH时,晶闸管就不能维持正反馈过程
5、而变为关断,此时称为正向阻断,IH称为维持电流;如果在阳极和阴极之间加反向电压时,晶闸管亦不可导通,称为反向阻断。,图9-4 晶闸管的导通原理,晶闸管的导通条件为:,(1)在阳极和阴极间加正向电压。,(2)在控制极和阴极间加正向触发电压。,(3)阳极电流不小于维持电流。,12.2.3 晶闸管的伏安特性及其主要参数,1.晶闸管的伏安特性,(1)正向特性,当U0时对应的曲线称正向特性。由图9-5可看出,晶闸管的正向特性可分为阻断状态OA段和导通状态BC段两个部分。,(2)反向特性,当U0时,对应的曲线称为反向特性晶闸管的反向特性与二极管相似,此时,晶闸管状态与控制极上是否加触发电压无关。,图9-5
6、 晶闸管的伏安特性,9.2.3 晶闸管的伏安特性及其主要参数,2.晶闸管的主要参数,(1)正向重复峰值电压UDRM,(2)反向重复峰值电压URRM,(3)额定正向平均电流IF,(4)维持电流IH,(5)触发电压UGG和触发电流IG,9.2.4 晶闸管的型号,目前我国生产的晶闸管的型号有两种表示方法,即KP系列和3CT系列。,图9-6 KP系列参数表示方式,图9-7 3CT系列参数表示方式,12.2.5 普通型晶闸管质量粗测,1.测量晶闸管内部的PN结,晶闸管内部有三个PN结,这三个PN结的好坏直接影响晶闸管的质量。所以使用前,应该先对这三个PN结进行测量,测量方法如图9-8所示。,图9-8 晶
7、闸管的测量,2.测量晶闸管的关断状态,控制极g和阴极k之间只有一个PN结,利用PN结的单向导电特性,就可以用万用表的电阻挡对它进行测量。,晶闸管在反向连接时是不导通的,如果正向连接,但是没有控制电压,它也是不导通的。,3.测量晶闸管的触发能力,图9-9 测量小功率晶闸管的触发能力,检查小功率晶闸管触发电路如图9-9所示。,-,9.3 单相桥式半控整流电路,可控整流电路是应用广泛的电能变换电路,其作用是将交流电变换成大小可调的直流电,作为直流用电设备的电源。将二极管桥式整流电路中的两个二极管用两个晶闸管替换,就构成了半控桥式整流电路。当电路带有电阻性负载和电感性负载时,其工作情况是不同的。,1.
8、电阻性负载,当单相桥式半控整流电路的负载为纯电阻时,称电阻性负载,其电路如图9-10(a)所示。,图9-10 电阻性负载单相半控桥式整流电路及波形,(1)电路原理 当电源电压u2为正半周时,晶闸管T1和二极管D2上为正向电压作用。在t1时刻,控制极上加触发脉冲uG,使T1和D2导通,负载RL中流过输出电流io,形成输出整流电压uo。此时,晶闸管T2和二极管D1因承受反向电压而截止。在t2时刻,电源电压u2过零,使T1和D2关断。当电源电压u2为负半周时,T2和D1上加正向电压。在t3时刻,控制极加触发脉冲,使T2和D1导通,在负载RL上有io和uo,直到t4时刻u2过零时关断。此时,T1和D2
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