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1、精选优质文档-倾情为你奉上晶闸管简介晶闸管（Thyristor）是闸流管的简称，又可称做整流器，以前被简称为可控硅；它是一种大功率、可以控制其导通截止的半导体，具有弱电控制强电的特点， 1957年美国通用公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化；晶闸管是PNPN四层结构，它有三个极：，阴极和门极; 晶闸管具有硅整流的特性，能在高电压、大条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点、逆变及变频等电子电路中。一、晶闸管的结构晶闸管是一种具有三个PN结、三个电极（阳极A、阴极K和控制极或称为门极G）的PNPN四层半导体器件。图1-1是晶闸管内部管芯结构图
2、。 c）b）图1-1 晶闸管内部管芯结构图 晶闸管的外形有螺旋式、平板式和普通三极管模样的三足式。螺旋式的螺旋一端是阳极，螺纹用于固定散热器，细引线所在的电极是控制极，余下的那个电极就是阴极。平板式的上、下两面金属体是阳极和阴极，凹面用于嵌入各自的散热片，中间的细引出电极是控制极。图1-2是晶闸管的符号和外形。二、晶闸管和导电特性在图1-3所示电路中，当将开关S1上，即在晶闸管的阳极与阴极之间加上正向电压UAK（简称UA）时，由于晶闸管内部两个等效三极管V1和V2均无基极电流而处于截止，所示此时晶闸管是截止的。12 在上述基础上，再将开关S2接通，在晶闸管控制极和阴极之间加上正向电压UGK（简
3、称触发电压UG），使V2的发射极处于正偏，并产生基极电流IB2IB1，有IB2就有IC2，IC2有IB1，故V1管也处于导通状态UA，于是等效电路内部产生如下正反馈过程：UGIB2IC2IB1IC1IB2IB2UG循环结果，使V1 、V2很快达到饱和状态，晶闸管迅。图1-3 晶闸管的导电特性导通后晶闸管阳极与阴极之间的管压降仅有1V左右。晶闸管一旦导通后，其控制极电压就失去作用，此时即使将UG去掉，甚至接反向触发电压都不能使晶闸管截止。这是因为晶闸管内部两个等效晶体管接成了正反馈的形式，导通后IC1 代替了IB2，无需再加触发电流了。即使控制极接反向电压，UG在发射结上单独产生的反向电流也阻止
4、不了IC1 代替了IB2，所以晶闸管不可能截止。由图1-3 还可知，当晶闸管接反向阳压时，此时无论有无触发电压，晶闸管也不可能导通，因V1 、V2两个等效三极管无正常的集电极电压是不能工作的。晶闸管导通后，要使其截止，只能使其阳压为零或为负，或将阳压减小到一定程度，使流过V1 、V2两个等效三极管的电流很小，小到不能维持导通的程度则晶闸管就自行关断。综上所述，可得出晶闸管的导电特性如下：（1） 晶闸管的导能条件是：一定的正向阳压和一定的正向触发电压。（2） 晶闸管导通后，控制极失去了作用。（3） 晶闸管的阻断条件是：必须使其阳压为零、为负或阳压减小到一定程度，使流过晶闸管的电流小于维持电流，晶
5、闸管才自行关断。三、伏安特性曲线晶闸管的阳压UA与阳流IA之间的关系曲线称为晶闸管的伏安特性曲线，如图1-4所示，它分为正向特性和反向特性两部分，下面分别加以讨论。1 正向特性 IG=0时，器件两端施加正向电压，只有很小的正向漏电流，为正向阻断状态。 正向电压超过正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。(雪崩击穿/非正常导通)第I象限的是正向特性第III象限的是反向特性 随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低 晶闸管本身的压降很小，在1V左右。图1-4 晶闸管的伏安特性IG2IG1IG2.反向特性 反向特性类似二极管的反向特性。 反向阻断状态时，只有极小的反相漏电流流过。 当反向电压
6、达到反向击穿电压后，可能导致晶闸管发热损坏。四、主要参数1正向转折电压Ub0控制极开路、额定结温条件下，在晶闸管的阳极与阴极加正弦半波正向电压，元件由正向阻断转向导通状态所对应的电压峰值，称为正向转折电压UbO。2反向转折电压URSM控制极开路、额定结温条件下，晶闸管阳极与阴极间加反向阳压，元件从反向阻断路向击穿状态时的反向电压值称为反向转折电压URSM3、正向重复峰值电压UFM0.8Ub0值称为正向重复峰值电压。它的本意是在控制极开路、额定结温条件下，允许重复加于晶闸管的正向电压峰值。4、反向重复峰值电压URM0.8U RSM值称为反向重复峰值电压。它的本意是在控制极开路、额定结温条件下，允
7、许重复加于晶闸管的反向电压峰值。5、额定电压取UFM和URM中的最小者为标注在晶闸管上的额定电压值（由于晶闸管的Ub0 和URSM具有对称性，所以UFM和URM亦有对称性）。为安全，在使用一般取额定电压是正常工作电压峰值的23倍。6、额定正向平均电流IF在标准散热条件、规定的环境温度条件下，允许连续通过晶闸管的工频正弦半波电流平均值称为额定平均电流IF。为使用中不使晶闸管过热，一般取IF是正常平均电流的1.52倍。7、维持电流IH控制极开路、维持晶闸管导通的最小电流称为维持电流。小于此值时晶闸管将自行关断。8、浪涌电流IH元件在通态平均电流稳定工作后，在工频正弦一个周波时间内，元件所能承受的过
8、载峰值电流值。此时元件的结温不应超过规定的极限结温。9、控制极触发电压UG和触发电流IG规定环境温度下，加一定阳压（一般用工频半波峰值电压为6V）时，能使晶闸管从阻断到导通所需的最小控制极直流电压和直流值。一般UG约为15V，IG约为几毫安至几百毫安。为使可靠触发，所加控制极触发电压和触发电流应适当大于标定值。10、控制极反向电压UGR规定结温条件下，控制极与阴极之间所能加的最大反向电压峰值称为控制极反向电压UGR一般不得超过10V。除此之外，还有反映晶闸管开关特性的开通时间ton、关断时间toff、通态电流上升率di/dt、断态电压上升率du/dt以及控制极不触发电压和不不触发电流等。五、其
9、他几种类型和晶闸管简介以上介绍的晶闸管是普通型晶闸管和简称。下面就一些特殊型的晶闸管作一简介。1双向晶闸管双向晶闸管是使用率效高的一种殊型晶闸管，它是一种NPNPN型五层结构的半导体器件，其结构类似于两个反向并联的普通晶闸管，它没有确定的阳极和阴极，只将其控制极以外的两个电极称为主电极V1和V2。图2-1（a）、（b）、（C）分别是双向晶闸管的等效结构，符号和伏安特性。图 2-1双向晶闸管的结构及伏安特性(a) 基本结构； (b) 等效电路； (c) 伏安特性 双向晶闸管有四种工作模式，基因为它在主电极T2对T1为正向电压下可以触发导通；而在T2对T1为反向电压下也可以触发导通。此外，其控制极
10、对T1的触发电压也可以是正向电压或反向电压。因此，这四种工作模式为：（1） 主电极T2对T1为正向电压，控制极G对T1也为正向电压。此时电流从T2流向T1，称为第I象限的正向触发，简写为I+触发方式。（2） 主电极T2对T1为正向电压，控制极G对T1也为反向电压。此时电流从T2流向T1，称为第I象限的负触发，简写为I触发方式。（3） 主电极T2对T1为反向电压，控制极G对T1仍为正向电压。此时电流从T1流向T2，称为第III象限的正向触发，简写为III+触发方式。（4） 主电极T2对T1为反向电压，控制极G对T1也为反向电压。此时电流从T1流向T2，称为第III象限的负触发，简写为III触发方
11、式。上述四种触发方式如图2-2所示。其中I+工作方式触发电流最小，触发最灵敏；而III+工作方式触发灵敏度最低，一般不采用。图2-2 双向晶闸管的四种工作模式（a）I+ （b）I （c）III+ （d）III在双向晶闸管的触发电路中，常采用双向触发二极管，图2-3（a）、(b) 、（c）、(d)分别是双向触发二极管的结构、符号、等效电路和伏安特性曲线。它在两个方向上，只要电压达到转折电压UBO值，双向二极管就导通，且导通后其管压降要减小（小于转折电压），即具有负阻特性。图2-3 双向触发二极管2.快速晶闸管快速晶闸管的基本结构、伏安特性和普通晶闸管无甚差别，但因其制造工艺有所不同，器件的参数就
12、不同。其主要特点是开关时间短，工作频率可达400HZ. 有时把快速晶闸管中高频特性更好的、可以在10KHZ以上频率工作的高频晶闸管。3逆导晶闸管逆导晶闸管是将晶闸管和整流管制作在同一芯片上的半导体器件。图2-4 （a）、(b)、（C）分别是其等效电路、符号和伏安特性。逆导晶闸管的正向压降小，关断时间短，常将它用在需要并联整流二极管的场合。如在逆变电路、斩波电路中，可减小无件数目，降低成本。图2-4 逆导晶闸管4可关断晶闸管可关断晶闸管是在其控制极加正向触发脉冲电流时晶闸管导通，而在其控制极加负脉冲电流时就能关断正在导能的晶闸管，所以这种晶闸管关断控制较为方便，其开关速度也快，工作频率可达35KHZ。可关断晶闸管的符号如图2-5所示。5光控晶闸管图2-6是光控晶闸管和符号。光控晶闸管也是一种四层三端元件，不过其控制极不是由电脉冲触发，而是加一定的光照度时晶闸管就可导通。图2-6 光控晶闸管的符号图2-5 可关断晶闸管的符号专心-专注-专业