《第二章 电力二极管和晶闸管.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章 电力二极管和晶闸管.ppt（54页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第二章第二章 电力二极管和电力二极管和晶闸管晶闸管电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术半控型器件（半控型器件（Thyristor）通过控制信号可以控制其导通而不能控通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断。制其关断。全控型器件全控型器件（IGBT,MOSFET)通过控制信号既可控制其导通又可控制通过控制信号既可控制其导通又可控制其关其关 断，又称自关断器件。断，又称自关断器件。不可控器件不可控器件(Power Diode)不能用控制信号来控制其不能用控制信号来控制其通断通断,因此也就因此也就不需要驱动电路。不需要驱动电路。三三.电力电子器件的分类电力电子器件的分类按照器件能够被控
2、制的程度，分为以下三类：按照器件能够被控制的程度，分为以下三类：电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术三三.电力电子器件的分类电力电子器件的分类电流驱动型电流驱动型 通过从控通过从控制端制端 注入或者注入或者抽出电流来实现导抽出电流来实现导通或者通或者 关断的控制。关断的控制。电压驱动型电压驱动型 仅通过在控制端仅通过在控制端和公共端之间施加一定和公共端之间施加一定的电压信号就可实现导的电压信号就可实现导通或者关断的控制。通或者关断的控制。按照驱动电路信号的性质，分为两类：按照驱动电路信号的性质，分为两类：电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术 Power Diode结结构
3、构和和原原理理简简单单，工工作作可可靠靠，自自20世纪世纪50年代初期就获得应用。年代初期就获得应用。快快恢恢复复二二极极管管和和肖肖特特基基二二极极管管，分分别别在在中中、高高频频整整流流和和逆逆变变，以以及及低低压压高高频频整整流流的的场场合合，具具有不可替代的地位。有不可替代的地位。第二节第二节 不可控器件不可控器件电力二极管电力二极管引引言言整流二极管及模块整流二极管及模块电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术基基本本结结构构和和工工作作原原理理与与信信息息电电子子电电路路中中的的二二极极管管一样。一样。由由一一个个面面积积较较大大的的PN结结和和两两端端引引线线以以及及封封
4、装装组组成成的。的。从从外外形形上上看看，主主要要有有螺螺栓栓型型和和平平板型两种封装。板型两种封装。图图1-2 电力二极管的外形、结构和电气电力二极管的外形、结构和电气图形符号图形符号 a)外形外形 b)结构结构 c)电气图形符号电气图形符号一一.PN结与电力二极管的工作原理结与电力二极管的工作原理0电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术 状态状态参数参数正向导通正向导通反向截止反向截止反向击穿反向击穿电流电流正向大正向大几乎为零几乎为零反向大反向大电压电压维持维持1V反向大反向大反向大反向大阻态阻态低阻态低阻态高阻态高阻态二极管的基本原理就在于二极管的基本原理就在于PN结的单向导
5、电性这一主要结的单向导电性这一主要特征特征。PN结的反向击穿（两种形式结的反向击穿（两种形式)雪崩击穿雪崩击穿齐纳击穿齐纳击穿均可能导致热击穿均可能导致热击穿一一.PN结与电力二极管的工作原理结与电力二极管的工作原理 PN结的结的状态状态电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术主要指其主要指其伏安特性伏安特性门门槛槛电电压压UTO，正正向向电电流流IF开开始始明显增加所对应的电压。明显增加所对应的电压。与与IF对应的对应的电力二极管电力二极管两端的电压即为两端的电压即为其其正向电压降正向电压降UF。承承受受反反向向电电压压时时，只只有有微微小小而而数数值恒定的反向漏电流。值恒定的反向漏
6、电流。图图1-4 电力二极管的伏安特性电力二极管的伏安特性二二.电力二极管的基本特性电力二极管的基本特性1.静态特性静态特性正向正向导通导通反向反向击穿击穿反向截反向截止状态止状态电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术 额额定定电电流流在在指指定定的的管管壳壳温温度度和和散散热热条条件件下下，其其允允许许流流过过的的最最大大工工频频正弦半波电流正弦半波电流的的平均值平均值。nIF(AV)是是按按照照电电流流的的发发热热效效应应来来定定义义的的，使使用用时时应应按按有有效效值值相相等等的的原原则则来来选选取取电电流定额，并应留有一定的裕量流定额，并应留有一定的裕量.n IF(AV)=(
7、1.52)IM/1.57三三.电力二极管的主要参数电力二极管的主要参数1.正向平均电流正向平均电流IF(AV)电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术在在指指定定温温度度下下，流流过过某某一一指指定定的的稳稳态态正正向向电电流流时时对对应的正向压降。应的正向压降。3.反向重复峰值电压反向重复峰值电压URRM对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。使用时，应当留有两倍的裕量。使用时，应当留有两倍的裕量。URRM=UDn=(23)UM4.反向恢复时间反向恢复时间trr trr=td+tf三三.电力二极管的主要参数电力二极管的主要参数2.正向压
8、降正向压降UF电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术结温是指管结温是指管芯芯PN结的平均温度，用结的平均温度，用TJ表示。表示。TJM是是指指在在PN结结不不致致损损坏坏的的前前提提下下所所能能承承受受的的最最高高平均温度。平均温度。TJM通常在通常在125175 C范围之内。范围之内。6.浪涌电流浪涌电流IFSM指指电电力力二二极极管管所所能能承承受受最最大大的的连连续续一一个个或或几几个个工工频频周期的过电流。周期的过电流。三三.电力二极管的主要参数电力二极管的主要参数5.最高工作结温最高工作结温TJM电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术1.普通二极管（普通二极管（G
9、eneral Purpose Diode）又称整流二极管又称整流二极管（Rectifier Diode）多用于开关频率不高（多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路以下）的整流电路其反向恢复时间较长其反向恢复时间较长5s5s正向电流定额和反向电压定额可以达到很高正向电流定额和反向电压定额可以达到很高按按照照正正向向压压降降、反反向向耐耐压压、反反向向漏漏电电流流等等性性能能，特别是反向恢复特性的不同介绍。特别是反向恢复特性的不同介绍。四四.电力二极管的主要类型电力二极管的主要类型电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术1.普通二极管（普通二极管（General Purpose Di
10、ode）又称整流二极管又称整流二极管（Rectifier Diode）多用于开关频率不高（多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路以下）的整流电路其反向恢复时间较长其反向恢复时间较长5s5s正向电流定额和反向电压定额可以达到很高正向电流定额和反向电压定额可以达到很高按按照照正正向向压压降降、反反向向耐耐压压、反反向向漏漏电电流流等等性性能能，特别是反向恢复特性的不同介绍。特别是反向恢复特性的不同介绍。四四.电力二极管的主要类型电力二极管的主要类型电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术简称快速二极管简称快速二极管快恢复外延二极管快恢复外延二极管 （Fast Recovery Epi
11、taxial DiodesFRED），其，其trr更短（可低于更短（可低于50ns），），UF也很低也很低（0.9V左右），但其反向耐压多在左右），但其反向耐压多在1200V以下。以下。从性能上可分为从性能上可分为快速恢复快速恢复和和超快速恢复超快速恢复两个等级。两个等级。前者前者trr为数百纳秒或更长，后者则在为数百纳秒或更长，后者则在100ns以下，以下，甚至达到甚至达到2030ns。四四.电力二极管的主要类型电力二极管的主要类型2.快恢复二极管快恢复二极管 （Fast Recovery DiodeFRD）电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术肖特基二极管的肖特基二极管的弱点弱点
12、反向耐压提高时正向压降会提高，反向耐压提高时正向压降会提高，多用于多用于200V以下。以下。反向稳态损耗不能忽略，必须严格地限制其工作温度。反向稳态损耗不能忽略，必须严格地限制其工作温度。肖特基二极管的肖特基二极管的优点优点反向恢复时间很短（反向恢复时间很短（1040ns）。）。正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲。正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲。反向耐压较低时其正向压降明显低于快恢复二极管。反向耐压较低时其正向压降明显低于快恢复二极管。效率高，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还小。效率高，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还小。四四.电力二极管的主要类型电力二极管的主要类型3
13、.肖特基二极管肖特基二极管(DATASHEET)以以金金属属和和半半导导体体接接触触形形成成的的势势垒垒为为基基础础的的二二极极管管称称为为肖肖特基势垒二极管（特基势垒二极管（Schottky Barrier Diode SBD）。）。电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的结构晶闸管的结构电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的外形晶闸管的外形晶闸管的外形晶闸管的外形小电流塑封式小电流塑封式小电流螺旋式小电流螺旋式大电流螺旋式大电流螺旋式大电流平板式大电流平板式图形符号图形符号电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的外形晶闸管的外形晶闸管的外形
14、晶闸管的外形KPKP螺旋式螺旋式螺旋式螺旋式电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的外形晶闸管的外形晶闸管的外形晶闸管的外形平板式平板式平板式平板式电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的散热片晶闸管的散热片晶闸管的散热片晶闸管的散热片自冷式自冷式自冷式自冷式风冷式风冷式风冷式风冷式水冷式水冷式水冷式水冷式电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的散热片晶闸管的散热片晶闸管的散热片晶闸管的散热片水冷式水冷式水冷式水冷式风冷式风冷式风冷式风冷式自冷式自冷式自冷式自冷式电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术图图1-6 晶闸管的外形、结构和电气
15、图形符号晶闸管的外形、结构和电气图形符号a)外形外形 b)结构结构 c)电气图形符号电气图形符号一一.晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理外形有外形有螺栓型螺栓型和和平板型平板型两种封装。两种封装。有三个联接端。有三个联接端。螺螺栓栓型型封封装装，通通常常螺螺栓栓是是其其阳阳极极，能能与与散散热热器器紧紧密联接且安装方便。密联接且安装方便。平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。平板型晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管的结构GP1N1N2N2P2AK电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术
16、晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管的结构晶闸管的结构P1N1P2N2AGKJ1J1J2J2J3J3GP1N1N2N2P2AKp 晶闸管是晶闸管是PNPN四层半导体结构。四层半导体结构。p 具有具有J1、J2、J3三个三个PN结。结。p 可用三个二极管或两个三极管等效。可用三个二极管或两个三极管等效。电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的等效电路晶闸管的等效电路晶闸管的等效电路晶闸管的等效电路(二极管等效电路二极管等效电路二极管等效电路二极管等效电路)AKGJ1J2J3电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的等效电路晶闸管的等效电路晶闸管的等效电路晶闸管的等效电路(
17、三极管等效电路三极管等效电路三极管等效电路三极管等效电路)AP1N1P2N2GKJ1J1J2J2J3J3电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的等效电路晶闸管的等效电路晶闸管的等效电路晶闸管的等效电路(三极管等效电路三极管等效电路三极管等效电路三极管等效电路)P2N2GKP1N1AJ1J1J2J2J3J3P2N1AGKP1N1P2N1P2N2电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术一一.晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理式中式中 1和和 2分别是晶体管分别是晶体管V1和和V2的共基极电流增益；的共基极电流增益；ICBO1和和ICBO2分别是分别是V1和和V2的
18、共基极漏的共基极漏电流。由以上式可得电流。由以上式可得 ：图图1-7 晶闸管的双晶体管模型及其工作原理晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a)双晶体管模型双晶体管模型 b)工作原理工作原理 按晶体管的工作原理按晶体管的工作原理 ，得：，得：（1-2）（1-1）（1-3）（1-4）（1-5）电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的表示符号晶闸管的表示符号晶闸管的表示符号晶闸管的表示符号KAGAAAKG G电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的导通关断条件晶闸管的导通关断条件实验电路图实验电路图实验电路图实验电路图I Ia a:阳极电流阳极电流阳极电流阳极电流I Ig
19、 g:门极电流门极电流门极电流门极电流U Ua a:阳极电压阳极电压阳极电压阳极电压U Ug g:门极电压门极电压门极电压门极电压电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的导通关断条件晶闸管的导通关断条件点击进入仿真点击进入仿真实实实实验验验验电电电电路路路路图图图图电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的导通实验一晶闸管的导通实验一晶闸管的导通实验一晶闸管的导通实验一实验实验顺序顺序实验时晶闸管条件实验时晶闸管条件实验后灯实验后灯的情况的情况结论结论阳极电压阳极电压Ua门极电压门极电压Ua1反向反向反向反向暗暗2反向反向零零暗暗3反向反向正向正向暗暗晶闸管在反向
20、阳极电压作用下，不论晶闸管在反向阳极电压作用下，不论门极为何种电压，它都处于关断状态。门极为何种电压，它都处于关断状态。电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的导通实验二晶闸管的导通实验二晶闸管的导通实验二晶闸管的导通实验二 实验实验顺序顺序实验时晶闸管条件实验时晶闸管条件实验后灯实验后灯的情况的情况结论结论阳极电压阳极电压Ua门极电压门极电压Ua1正向正向反向反向暗暗2正向正向零零暗暗3正向正向正向正向亮亮晶闸管同时在正向阳极电压与正向门晶闸管同时在正向阳极电压与正向门极电压作用下才能导通。极电压作用下才能导通。电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管导通后的实
21、验（原来灯亮）晶闸管导通后的实验（原来灯亮）晶闸管导通后的实验（原来灯亮）晶闸管导通后的实验（原来灯亮）实验实验顺序顺序实验时晶闸管条件实验时晶闸管条件实验后灯实验后灯的情况的情况结论结论阳极电压阳极电压Ua门极电压门极电压Ua1正向正向反向反向亮亮2正向正向零零亮亮3正向正向正向正向亮亮已导通的晶闸管在正向阳极电压作用已导通的晶闸管在正向阳极电压作用下，门极失去控制作用。下，门极失去控制作用。电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管导通后的关断实验（原来灯亮）晶闸管导通后的关断实验（原来灯亮）晶闸管导通后的关断实验（原来灯亮）晶闸管导通后的关断实验（原来灯亮）实验实验顺序顺序实
22、验时晶闸管条件实验时晶闸管条件实验后灯实验后灯的情况的情况结论结论阳极电压阳极电压Ua门极电压门极电压Ua1正向正向（逐渐（逐渐减小到减小到接近于接近于零）零）任意任意暗暗晶闸管在导通状态时，当晶闸管在导通状态时，当Ea减小到接减小到接近于零时，晶闸管关断。近于零时，晶闸管关断。电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术晶闸管的导通关断条件晶闸管的导通关断条件晶闸管的导通关断条件晶闸管的导通关断条件导通条件：导通条件：导通条件：导通条件：除阳极加正向电压，必须同时在门极与阴极之间加除阳极加正向电压，必须同时在门极与阴极之间加除阳极加正向电压，必须同时在门极与阴极之间加除阳极加正向电压，必
23、须同时在门极与阴极之间加一定的门极电压，有足够的门极电流。一定的门极电压，有足够的门极电流。一定的门极电压，有足够的门极电流。一定的门极电压，有足够的门极电流。关断条件：关断条件：关断条件：关断条件：阳极电流小于维持电流阳极电流小于维持电流阳极电流小于维持电流阳极电流小于维持电流I IHH电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术AGKP1N1P2N1P2N2晶闸管的触发原理晶闸管的触发原理晶闸管的触发原理晶闸管的触发原理电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术有关晶闸管的几个名词有关晶闸管的几个名词有关晶闸管的几个名词有关晶闸管的几个名词触发触发触发触发：当晶闸管加上正向阳极电
24、压后，门极加上适当的正向门极电压，：当晶闸管加上正向阳极电压后，门极加上适当的正向门极电压，使晶闸管导通的过程称为触发。使晶闸管导通的过程称为触发。维持电流维持电流维持电流维持电流I IHH：维持晶闸管导通所需的最小阳极电流。：维持晶闸管导通所需的最小阳极电流。正向阻断：正向阻断：正向阻断：正向阻断：晶闸管加正向电压未超过其额定电压，门极未加电压的情晶闸管加正向电压未超过其额定电压，门极未加电压的情况下，晶闸管关断。况下，晶闸管关断。硬开通：硬开通：硬开通：硬开通：给晶闸管加足够的正向阳极电压，即使晶闸管未加门极电压给晶闸管加足够的正向阳极电压，即使晶闸管未加门极电压也会导通的现象叫硬开通。也
25、会导通的现象叫硬开通。反向阻断：反向阻断：反向阻断：反向阻断：当晶闸管加反向阳极电压时，晶闸管不会导通。当晶闸管加反向阳极电压时，晶闸管不会导通。电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术一一.晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理在低发射极电流下在低发射极电流下 是很小的，而当发射极电流建立是很小的，而当发射极电流建立起来之后，起来之后，迅速增大。迅速增大。阻阻断断状状态态：IG=0，1+2很很小小。流流过过晶晶闸闸管管的的漏漏电电流流稍大于两个晶体管漏电流之和。稍大于两个晶体管漏电流之和。开开通通状状态态：注注入入触触发发电电流流使使晶晶体体管管的的发发射射极极电电流流增增大大
26、以以致致 1+2趋趋近近于于1 1的的话话，流流过过晶晶闸闸管管的的电电流流IA，将将趋趋近于无穷大，实现饱和近于无穷大，实现饱和导通。导通。IA实际由外电路实际由外电路决定决定。电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术一一.晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应阳极电压上升阳极电压上升率率du/dt过高过高结温较高结温较高光触发光触发光光触触发发可可以以保保证证控控制制电电路路与与主主电电路路之之间间的的良良好好绝绝缘缘而而应应用用于于高高压压电电力力设设备备中中，称称为为光光控控晶晶闸闸管管（Ligh
27、t Triggered ThyristorLTT）。只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段。其他几种可能导通的情况其他几种可能导通的情况：电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术二二.晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性承承受受反反向向电电压压时时，不不论论门门极极是是否否有有触触发发电电流流，晶晶闸闸管都不会导通。管都不会导通。承承受受正正向向电电压压时时，仅仅在在门门极极有有触触发发电电流流的的情情况况下下晶晶闸管才能开通。闸管才能开通。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。要要使使晶晶闸闸管管关关断断，只只
28、能能使使晶晶闸闸管管的的电电流流降降到到接接近近于于零的某一数值以下零的某一数值以下 。晶闸管正常工作时的特性总结如下：晶闸管正常工作时的特性总结如下：电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术二二.晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性（1）正向特性正向特性IG=0时，器件两端施加正时，器件两端施加正向电压，只有很小的正向向电压，只有很小的正向漏电流，为正向阻断状态。漏电流，为正向阻断状态。正向电压超过正向转折电正向电压超过正向转折电压压Ubo，则漏电流急剧增大，则漏电流急剧增大，器件开通。器件开通。随随着着门门极极电电流流幅幅值值的的增增大大，正向转折电压降低。正向转折电压降低。晶晶闸闸管
29、管本本身身的的压压降降很很小小，在在1V左右。左右。UA1.1.静态特性静态特性图图1-8 晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性IG2IG1IG正向正向导通导通雪崩雪崩击穿击穿O+-UA-IAIAIHIG2 IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM 电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术二二.晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性反反向向特特性性类类似似二二极极管管的的反反向特性。向特性。反反向向阻阻断断状状态态时时，只只有有极极小的反相漏电流流过。小的反相漏电流流过。当当反反向向电电压压达达到到反反向向击击穿穿电电压压后后，可可能能导导致致晶晶闸闸管管发热损坏。发热损坏。图图1-
30、8 晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性IG2IG1IG正向正向导通导通雪崩雪崩击穿击穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM（2）反向特性反向特性电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术二二.晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性（1)开通过程开通过程延迟时间延迟时间td(0.51.5 s)上升时间上升时间tr (0.53 s)开开通通时时间间tgt以以上上两两者者之之和和，tgt=td+tr （1-6）100%100%90%90%10%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiA（2)关断过程关断过程反向阻断恢复时间反向阻断恢复时
31、间trr正向阻断恢复时间正向阻断恢复时间tgr关关断断时时间间t tq以以上上两两者者之之和和tq=trr+tgr （1-7)1-7)普普通通晶晶闸闸管管的的关关断断时时间间约约几几百微秒百微秒(限制了工作频率）限制了工作频率）2.动态特性动态特性图图1-9 晶闸管的开通和关断过程波形晶闸管的开通和关断过程波形和二极管相类似和二极管相类似电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术三三.晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数断态重复峰值电压断态重复峰值电压UDRM 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，允允许重复加在器件上的正向峰值电压许重复加在器件上的正向峰值电压。反向重复峰值
32、电压反向重复峰值电压URRM 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，允许重复加在器件上的反向峰值电压。允许重复加在器件上的反向峰值电压。通态（峰值）电压通态（峰值）电压UT 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通态平均电流时的瞬态峰值电压。定通态平均电流时的瞬态峰值电压。通通 常常 取取 晶晶 闸闸 管管 的的UDRM和和URRM中中较较小小的的标标值值作作为为该该器器件件的的额定电压额定电压。选选用用时时，一一般般取取额额定定电电压压为为正正常常工工作作时时晶晶闸闸管管所所承承受受峰峰值电压值电压23倍。倍。使用注意：使用注意：1.电压定额电压定额电力电子技
33、术电力电子技术电力电子技术电力电子技术三三.晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数通态平均电流通态平均电流 IT(AV）在环境温度在环境温度为为40 C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温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时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。标称其额定电流的参数。使用时应按使用时应按有效值相等的原则有效值相等的原则来选取晶闸管。来选取晶闸管。I(AV)=(1.52)IM/1.57维持电流维持电流 IH 使晶闸管维持导通所必需的最小电流。使晶闸管维持导通所必需的最小电流。擎住电流擎住电流 IL 晶闸管
34、刚从断态转入通态并移除触发信号后，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能维持导通所需的最小电流。电流。对同一晶闸管来说，通常对同一晶闸管来说，通常IL约为约为IH的的24倍倍。浪涌电流浪涌电流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过载电流 。2.电流定额电流定额电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术三三.晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数 除开通时间除开通时间tgt和关断时间和关断时间tq外，还有：外，还有：断态电压临界上升断态电压临界上升率率du/dt 指指在
35、在额额定定结结温温和和门门极极开开路路的的情情况况下下，不不导导致致晶晶闸闸管管从从断断态态到通到通 态转换的外加电压最大上升率。态转换的外加电压最大上升率。电电压压上上升升率率过过大大，使使充充电电电电流流足足够够大大，就就会会使使晶晶闸闸管管误误导导通通 。通态电流临界上升通态电流临界上升率率di/dt 指指在在规规定定条条件件下下，晶晶闸闸管管能能承承受受而而无无有有害害影影响响的的最最大大通通态态电电流流上升率上升率。如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。3 3）动态参数动态参数电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技
36、术四四.晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件有有快速晶闸管快速晶闸管和和高频晶闸管高频晶闸管。开关时间以及开关时间以及du/dt和和di/dt耐量都有明显改善。耐量都有明显改善。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管数数十十微微秒秒，高频晶闸管高频晶闸管10 s左右。左右。高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高。高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高。由于工作频率较高，不能忽略其开关损耗的发热效应。由于工作频率较高，不能忽略其开关损耗的发热效应。1.1.快速晶闸管快速晶闸管（Fast Switching Thyristor FST)电力电子技术电
37、力电子技术电力电子技术电力电子技术四四.晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件2.2.双双向向晶晶闸闸管管（Triode AC SwitchTRIAC或或Bidirectional triode thyristor）图图1-10 1-10 双向晶闸管的电气双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性图形符号和伏安特性a)电气图形符号电气图形符号 b)伏安特性伏安特性a)b)IOUIG=0GT1T2可认为是一对反并联联可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。接的普通晶闸管的集成。有两个主电极有两个主电极T1和和T2，一个门极一个门极G。在第在第和第和第IIIIII象限有对象限有对称的伏安特性。称的伏安特性。不
38、用平均值而用有效值不用平均值而用有效值来表示其额定电流值来表示其额定电流值。电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术四四.晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件3.逆逆导导晶晶闸闸管管（Reverse Conducting ThyristorRCT）a)KGAb)UOIIG=0图图1-11 逆导晶闸管的电气逆导晶闸管的电气图形符号和伏安特性图形符号和伏安特性a)电气图形符号电气图形符号 b)伏安特性伏安特性将晶闸管反并联一将晶闸管反并联一个二极管制作在同个二极管制作在同一管芯上的功率集一管芯上的功率集成器件。成器件。具有正向压降小、具有正向压降小、关断时间短、高温关断时间短、高温特性好、额定
39、结温特性好、额定结温高等优点。高等优点。电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术四四.晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件4.光光 控控 晶晶 闸闸 管管（Light Triggered ThyristorLTT）AGKa)AK光强度光强度强强弱弱b)OUIA图图1-12 光控晶闸管的电气光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性图形符号和伏安特性a)电气图形符号电气图形符号 b)伏安特性伏安特性又称光触发晶闸管，又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光是利用一定波长的光照信号触发导通的晶照信号触发导通的晶闸管。闸管。光触发保证了主电路光触发保证了主电路与控制电路之间的绝与控制电路之间的绝缘，且可避免
40、电磁干缘，且可避免电磁干扰的影响。扰的影响。因此目前在高压大功因此目前在高压大功率的场合。率的场合。电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术有关晶闸管的几个特性有关晶闸管的几个特性有关晶闸管的几个特性有关晶闸管的几个特性 晶闸管具有可控性。晶闸管具有可控性。晶闸管具有可控性。晶闸管具有可控性。晶闸管具有单向导电性。晶闸管具有单向导电性。晶闸管具有单向导电性。晶闸管具有单向导电性。晶闸管一旦导通，门极将失去控制作用。晶闸管一旦导通，门极将失去控制作用。晶闸管一旦导通，门极将失去控制作用。晶闸管一旦导通，门极将失去控制作用。导通后流过晶闸管的电流由主电路电源和负载来决定。导通后流过晶闸管的
41、电流由主电路电源和负载来决定。导通后流过晶闸管的电流由主电路电源和负载来决定。导通后流过晶闸管的电流由主电路电源和负载来决定。电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术例题例题例题例题如图，阳极电流为交流电压，门极在如图，阳极电流为交流电压，门极在如图，阳极电流为交流电压，门极在如图，阳极电流为交流电压，门极在t1t1瞬间合上开关瞬间合上开关瞬间合上开关瞬间合上开关QQ，t4t4时刻开关时刻开关时刻开关时刻开关QQ断开，求电阻上的电压波形断开，求电阻上的电压波形断开，求电阻上的电压波形断开，求电阻上的电压波形u ud d。QEgUgIaUaU2RdUd电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术QEgUgIaUaU2RdUdU2UgUdtttt1t2t3t4电力电子技术电力电子技术电力电子技术电力电子技术总总 结结1、晶闸管有哪些应用？、晶闸管有哪些应用？2、晶闸管的结构和等效电路？、晶闸管的结构和等效电路？3、晶闸管的导通关断条件？、晶闸管的导通关断条件？