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1、项目1单相半波整流调光灯电路的设计与制作李万明工作入职在祥瑞电气设备有限公司，第一天上班便进行了为期一周的入职培训阶段，培训内容为电力电子产品的应用，其中包含电力电子器件的检验、电力电子产品的设计与制作等内容。项目导入学习目标1通过电力电子产品的典型应用，熟练电力电子产品的特性2熟练掌握电力电子产品的设计原理3熟练掌握电力电子产品的制作及工艺4掌握中级维修电工职业资格考试有关电力电子技术的应用任务1单相半波整流调光灯电路的设计任务1单相半波整流调光灯电路的设计任务解析通过完成本任务，使学生掌握电力电子器件的特性、工作原理、器件的检测及设计计算等。知识链接晶闸管相控调光是通过控制晶闸管的导通角，
2、改变输出电压的大小，从而实现调光。调光灯在日常生活中应用最广泛，旋动调光灯的按钮就可以调节灯泡的明暗。常用的方法有可变电阻调光法、调压器调光法、脉冲占空比调光法、晶闸管相控调光法、脉冲调频调光法等。知识链接图1-1单相半波整流调光灯及其电路原理图电力二极管的开通与关断由器件所在的主电路决定，这种器件结构简单、工作可靠。广泛应用于电气设备中。（a）整流二极管（b）快速恢复二极管（c）肖特基二极管常用的电力二极管一、电力二极管1、电力二极管的结构电力二极管是由一个PN结组成的半导体元件，其结构及电气符号引出端分别称为阳极（A）、阴极（K）。(a)外形（b）结构（c）电气符号一、电力二极管1、电力二
3、极管的结构由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成，从外形上看，大功率的主要有螺栓型和平板型两种封装，小功率的和普通二极管一致。123螺栓式二极管的阳极紧栓在散热器上。平板式二极管又分为风冷式和水冷式，它的阳极和阴极分别由两个彼此绝缘的散热器紧紧夹住。一、电力二极管2.电力二极管的基本特性其特性与二极管4001相似，具有单向导电性，即承受正向电压时器件处于导通状态，电流从阳极A流向阴极K，否则处于阻断状态。一、电力二极管3.主要参数额定电流反向重复峰值电压正向平均电压UF最高工作结温TJM在规定的环境温度为40和标准散热条件下，元件PN结温度稳定且不超140时，所允许长时间连续流过50Hz
4、出正弦半波的电流平均值。即为元件的额定电流。在额定结温条件下,取元件反向伏安特性不重复峰值电压值URSM的80%称为反向重复电压URRM。将URRM值取规定的电压等级就是该元件的额定电压。一、电力二极管3.主要参数在规定环境温度40和标准散热条件下，元件通过50Hz正弦半波额定正向平均值电流时，元件阳极和阴极之间的电压的平均值，取规定系列组别称为正向平均电压UF，通常在0.451V范围内。结温是指管芯PN结的平均温度，用TJ表示。最高工作结温是指在PN结不致损坏的前提下所能承受的最高平均温度。TJM通常在125175范围之内。一、电力二极管额定电流反向重复峰值电压正向平均电压UF最高工作结温T
5、JM4.电力二极管的参数选择及使用注意事项1）额定正向平均电流IF的选择原则。在规定的室温和冷却条件下，额定正向平均电流IF可按式（1-1）计算，即流过二极管的最大电流有效值。式（1-1）中，由于元件的过载能力较小，选择时考虑1.52倍的安全余量。（1-1）（1）参数选择一、电力二极管4.电力二极管的参数选择及使用注意事项2）额定电压URRM的选择原则。选择电力二极管的反向重复峰值电压URRM的原则应为管子。所工作的电路中可能承受到的最大反向瞬时值电压的23倍，即（1-2）（1）参数选择一、电力二极管4.电力二极管的参数选择及使用注意事项（2）电力二极管使用注意事项必须保证规定的冷却条件，如强
6、迫风冷或水冷。如不能满足规定的冷却条件，必须降低容量使用。如规定风冷元件使用在自冷时，只允许用到额定电流的1/3左右。01平板型元件的散热器一般不应自行拆装。02严禁用兆欧表检查元件的绝缘情况。如需检查整机的耐压时，可将元件短接。03一、电力二极管一、电力二极管图1-4电力二极管的伏安特性4.电力二极管的参数选择及使用注意事项（2）电力二极管使用注意事项二、晶闸管结构及导通关断条件1 1晶闸管结构2 2晶闸管导通关断条件3 3晶闸管的工作原理4 4晶闸管的阳极伏安特性6 6晶闸管命名及型号含义目录5 5晶闸管主要参数1.晶闸管结构晶闸管是一种大功率PNPN4层3个PN结半导体材料构成，引出3个
7、极，阳极A、阴极K、门极（控制极）G，其外形、符号及管脚名称（阳极A、阴极K、门极G)如图所示，右下角图为晶闸管的图形符号及文字符号。（一）晶闸管结构晶闸管内部结构及等效电路晶闸管内部结构及等效电路如图所示1.晶闸管结构（一）晶闸管结构通常有螺栓型、平板型、塑封型。而螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便；平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间。2.晶闸管的常见封装外形（一）晶闸管结构管耗流过器件的电流器件两端的电压l管耗将产生热量，使管芯温度升高。如果超过允许值，将损坏器件，所以必须进行散热和冷却。l冷却方式：自然冷却（散热片）、风冷（风扇）、水冷。3.晶闸管的管耗
8、和散热（一）晶闸管结构管脚的外形如图所示，螺栓式和平板式晶闸管从外观上判断，小电流T0-220AB型塑封式和贴片式晶闸管面对印字面、引脚朝下，则从左向右的排列顺序依次为阴极K、阳极A和门极G。晶闸管的外形及符号4.晶闸管管脚判别（一）晶闸管结构小电流TO-92型塑封式晶闸管面对印字面、引脚朝下，则从左向右的排列顺序依次为阴极K、门极G和阳极A。小电流TO-92塑封式4.晶闸管管脚判别（一）晶闸管结构小功率螺栓式晶闸管的螺栓为阳极A，门极G比阴极K细。而大功率螺栓式晶闸管，螺栓式晶闸管的阳极A(它与散热器紧密连接），门极和阴极则用金属编制套引出，像一根辫子，粗辫子线是阴极K，细辫子线是门极G。小
9、电流螺旋式平板式晶闸管中间金属环是门极G，用一根导线引出，靠近门极的平面是阴极，另一面则为阳极。平板式晶闸管4.晶闸管管脚判别（一）晶闸管结构n用表挡位置于欧姆挡R100,将红表笔接在晶闸管的阳极，黑表笔接在晶闸管的阴极观察指针摆动情况如图（a，b）所示。5.普通晶闸管测试方法(1)阳极和阴极间电阻正反向电阻测量n将黑表笔接晶闸管的阳极，红表笔接晶闸管的阴极观察指针摆动情况，如图（c）所示。(a)调零（b）测量阳-阴极间反向电阻（c）测量阴-阳极间反向电阻（一）晶闸管结构晶闸管是4层3端半导体器件，在阳极和阴极之间有3个PN结，无论加何电压，总有1个PN结处于反向阻断状态，因此正反向阻值均很大
10、。结 果原 因正反向阻值均很大。5.普通晶闸管测试方法(1)阳极和阴极间电阻正反向电阻测量（一）晶闸管结构将红表笔接晶闸管的阴极，黑表笔接晶闸管的门极观察指针摆动情况（a）调零5.普通晶闸管测试方法(2)门极和阴极间正反向电阻测量（一）晶闸管结构5.普通晶闸管测试方法(2)门极和阴极间正反向电阻测量（b）测量门-阴极间反向电阻理论结果当黑表笔接控制极，红表笔接阴极时，阻值很小；当红表笔接控制极，黑表笔接阴极时，阻值较大。将黑表笔接晶闸管的阴极，红表笔接晶闸管的门极观察指针摆动情况。实测结果：2次测量的阻值均不大。（一）晶闸管结构（一）晶闸管结构5.普通晶闸管测试方法(2)门极和阴极间正反向电阻
11、测量将黑表笔接晶闸管的阴极，红表笔接晶闸管的门极观察指针摆动情况。在晶闸管内部控制极与阴极之间反并联了1个二极管，对加到控制极与阴极之间的反向电压进行限幅，防止晶闸管控制极与阴极之间的PN结反向击穿。原 因（b）测量门-阴极间反向电阻晶闸管在工作过程中，它的阳极（A)和阴极（K)与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的控制电路连接。（b）测量门-阴极间反向电阻（a）调零（二）晶闸管导通关断条件1.控制电路工作过程（a）（b）（c）（d）晶闸管承受正向电压，S断开，灯不亮闸管承受正向电压，S闭合，灯亮后S断开，灯亮晶闸管承受反向电压，灯（二）晶闸管导通关断条件（
12、二）晶闸管导通关断条件2、晶闸管导通关断条件晶闸管的导通条件是阳极加正向电压、门极加适当正向电压。流过晶闸管阳极的电流小于维持电流。关断条件是2.控制电路总结内部结构由P1N1P2和N1P2N2构成的两个晶体管VT1、VT2组合而成，如图（a）所示。工作原理晶闸管的工作原理如图（b）所示。晶闸管工作原理图（三）晶闸管的工作原理01当晶闸管加正向阳极电压，门极也加上足够的门极电压时，则有电流从门极流入PNP管的基极，即；02IB2经NPN管放大后的集电极电流IC2流入PNP即管的基极，再经PNP管的放大；03PNP的集电极电流又流入NPN管的基极，如此循环，产生强烈的增强式正反馈过程；04使两个
13、晶体管很快饱和导通，从而使晶闸管由阻断迅速地变为导通；（三）晶闸管的工作原理（三）晶闸管的工作原理05晶闸管一旦导通后，即使IG=0,但因IG1的电流在内部直接流入NPN管的基极，晶闸管仍将继续保持导通状态；06若要晶闸管关断，只有降低阳极电压到零或对晶闸管加上反向阳极电压，使IC1的电流减少至NPN管接近截止状态，即流过晶闸管的阳极电流小于维持电流，晶闸管才可恢复阻断状态。晶闸管的阳极与阴极间的电压和阳极电流之间的关系，称为阳极伏安特性。其伏安特性曲线其伏安特性曲线如图所示。晶闸管阳极伏安特性（四）晶闸管的阳极伏安特性当增到时，则漏电流急剧增大，晶闸管导通，正向电压降低，特性和二极管的正向伏
14、安特性相仿，称为正向转折或“硬开通”。正向转折多次“硬开通”会损坏管子，晶闸管通常不允许这样工作。一般采用对晶闸管的门极加足够大的触发电流的方法使其导通，门极触发电流越大，正向转折电压越低。使用时应注意的问题特性在第I象限，当时，如果在晶闸管两端所加正向电压 没有增到时，晶闸管都处于正向阻断状态，只有很小的正向漏电流。正向特性正向转折电压（四）晶闸管的阳极伏安特性（四）晶闸管的阳极伏安特性反向特性晶闸管的反向伏安特性如图中第象限所示，它与整流二极管的反向伏安特性相似。处于反向阻断状态时，只有很小的反向漏电流，当反向电压超过反向击穿电压UBO时，反向漏电流急剧增大，造成晶闸管反向击穿而损坏。晶闸
15、管阳极伏安特性正确地选择和使用晶闸管主要包括两个方面一方面要根据实际情况确定所需晶闸管的额定值另一方面根据额定值确定晶闸管的型号(五)晶闸管主要参数晶闸管的各项额定参数在晶闸管生产后，由厂家经过严格测试而确定，使用者只需要能够正确地选择晶闸管就可以了。如表1-1列出了晶闸管的一些主要参数。表1-1晶闸管的主要参数(五)晶闸管主要参数（1）断态重复峰值电压UDRM晶闸管的阳极伏安特性中，当门极断开，晶闸管处在额定结温时，允许重复加在管子上的正向峰值电压为晶闸管的断态重复峰值电压，用UDRM表示。1.晶闸管的电压(五)晶闸管主要参数它与正向转折电压转折电压UBO有关，故，至于断态不重复峰值电压UD
16、SM与正向转折电压UBO差值，则由生产厂家自定。（1）断态重复峰值电压UDRM1.晶闸管的电压(五)晶闸管主要参数需要注意的是阻断状态（简称断态）、导通状态（简称通态)。参数中提到的断态和通态一定是正向的，因此，“正向”两字可以省去。晶闸管正向工作时有两种工作状态：（1）断态重复峰值电压UDRM1.晶闸管的电压(五)晶闸管主要参数与UDRM相似，当门极断开，晶闸管处在额定结温时，允许重复加在管子上的反向峰值电压为反向重复峰值电压，用URRM表示。0102它与反向击穿电压URO有关，至于反向不重复峰电压URRM与反向转折电压URO的差值，则由生产厂家自定。（2）反向重复峰值电压URRM1.晶闸管
17、的电压(五)晶闸管主要参数（3）额定电压UTN将UDRM和URRM中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值。，将两者较小的760V按表1-1取整得700V，该晶闸管的额定电压为700V。一晶闸管实测如如:1.晶闸管的电压(五)晶闸管主要参数（3）额定电压UTN在晶闸管的铭牌上，额定电压是以电压等级的形式给出的，通常标准电压等级规定为：p电压在1000V以下，每100V为一级，10003000V，每200V为一级，用百位数或千位和百位数表示级数，电压等级如表1-2所示。1.晶闸管的电压(五)晶闸管主要参数（3）额定电压UTN在使用过程中，环境温度、散热条件以及出现的各种过电压都会对晶闸管产生影
18、响，因此在选择管子的时候，应当使晶闸管的额定电压是实际工作时可能承受的最大电压的23倍，即(1-3)1.晶闸管的电压(五)晶闸管主要参数1.晶闸管的电压（4）通态平均电压UT（AV）在规定环境温度、标准散热条件下，元件以额定电流工作时，阳极和阴极间电压降的平均值，称通态平均电压（一般称管压降），其数值按表1-3所示。从减小损耗和元件发热来看，应选择UT（AV）较小的管子。实际当晶闸管流过较大的恒定直流电流时，通态平均电压比出厂时定义的值要大，约为1.5V。表1-3晶闸管通态平均电压组别(五)晶闸管主要参数2.晶闸管的电流晶闸管的额定电流又称为额定通态平均电流.晶闸管在环境温度为40和规定的冷却
19、条件下，晶闸管在导通角不小于170的电阻性负载电路中，当不超过额定结温且稳定时，所允许通过的工频正弦半波电流的平均值。将该电流按晶闸管标准电流系列取值（如表1-1所示），称为该晶闸管的额定电流。表表1-1（1）额定电流(五)晶闸管主要参数2.晶闸管的电流（1）额定电流由于决定晶闸管结温的是管子损耗的发热效应，因此，表征热效应的电流是以有效值表示的，两者的关系为ITN=1.57IT(AV)（1-4）如额定电流为100A的晶闸管，其允许通过的电流有效值为157A。由于晶闸管构成的电路、负载性质、导通角都有所不同，因此，流过晶闸管的电流波形不一样，从而它的电流平均值和有效值的关系也不一样。(五)晶闸
20、管主要参数2.晶闸管的电流（1）额定电流实际选择晶闸管额定电流时，要依据实际波形的电流有效值等于按照规定流过工频正弦半波电流时的电流有效值的原则（即管芯温升结温一样）进行换算，即（1-5）由于晶闸管的过载能力差，一般在选用时取（1.52)的安全预量系数，即（1-6）(五)晶闸管主要参数2.晶闸管的电流（2）维持电流IH在室温下门极断开时，晶闸管元件从较大的通态电流降到刚好能保持导通的最小阳极电流称为维持电流IH。应用时晶闸管的维持电流与元件容量、结温等因素有关，额定电流大的管子维持电流也大，同一管子结温低时维持电流增大，维持电流大的管子容易关断。同一型号的管子其维持电流也各不相同。(五)晶闸管
21、主要参数2.晶闸管的电流（3）擎住电流IL在晶闸管加上触发电压，当晶闸管元件从阻断状态刚转为导通状态就断开触发电压，此时要保持元件持续导通所需要的最小阳极电流，称擎住电流。对同一个晶闸管来说，通常擎住电流比维持电流大很多。（4）断态重复峰值电流IDRM和反向重复峰值电流IRRMIDRM和IRRM分别是对应于晶闸管承受断态重复峰值电压UDRM和反向重复峰值电压URRM时的峰值电流,在应用晶闸管时应不大于表1-1中所规定的数值。(五)晶闸管主要参数2.晶闸管的电流（5）浪涌电流ITSMITSM是一种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。通常用峰值表示，如表1-1。浪
22、涌电流有上下2个级，可以用它来设计保护电路。(五)晶闸管主要参数2.晶闸管的电流（5）浪涌电流ITSM例1-1根据图1-1(b)调节灯电路中的参数，确定本晶闸管的型号。提示：该电路中，调光灯两端电压最大值为其中2为电源电压。解：（1）单相半波可控整流调光电路晶闸管可能承受的最大电压：（2）考虑23倍的裕量：如图如图(五)晶闸管主要参数2.晶闸管的电流（5）浪涌电流ITSM(3)确定所需晶闸管的额定电压等级：由于电路无储能元器件，因此选择电压等级为7的晶闸管就可以满足正常工作的需要了。（4）根据白炽灯的额定值计算出其阻值的大小：(五)晶闸管主要参数2.晶闸管的电流（5）浪涌电流ITSM（5）确定
23、流过晶闸管电流的有效值：当时，流过晶闸管的电流最大有效值为在单相半波可控整流调光电路中，当时，流过晶闸管的电流最大，且电流的有效值是平均值的1.57倍。可以得到流过晶闸管的平均电流为(五)晶闸管主要参数2.晶闸管的电流（5）浪涌电流ITSM（6）考虑1.52倍的裕量:(7)确定晶闸管的额定电流由于本电路无储能元器件，故选用额定电流为1A的晶闸管就可以满足正常工作的需要了。由以上分析可以确定晶闸管应选用的型号为KP1-7。(五)晶闸管主要参数2.晶闸管的电流（5）浪涌电流ITSM例1-2一晶闸管接在220V交流回路中，通过器件的电流有效值为100A，试选用晶闸管？(1)晶闸管额定电压按晶闸管参数
24、系列取800V，即8级。(2)晶闸管的额定电流按晶闸管参数系列取100A，所以选取晶闸管型号KP1008E。解：(五)晶闸管主要参数3.门极参数门极伏安特性是指门极电压与电流的关系，晶闸管的门极和阴极之间只有一个PN结，所以电压与电流的关系和普通二极管的伏安特性相似。门极伏安特性曲线。可通过实验画出，如图所示。晶闸管门极伏安特性(五)晶闸管主要参数3.门极参数(1)门极触发电流IGT室温下，在晶闸管的阳极、阴极加上6V的正向阳极电压，晶闸管由断态转为通态所必需的最小门极电流，称为门极触发电流IGT。(2)门极触发电压UGT产生门极触发电流IGT所必需的最小门极电压，称为门极触发电压UGT。实际
25、应用时，为了保证晶闸管的可靠导通，采用实际的触发电流比规定的触发电流大。(五)晶闸管主要参数3.门极参数(3)门极不触发电压UGD和门极不触发电流IGD不能使晶闸管从断态转入通态的最大门极电压称为门极不触发电压UGD,相应的最大电流称为门极不触发电流IGD。实际应用时若小于该数值时，处于阻断状态的晶闸管不可能被触发导通。(4)门极正向峰值电压UGM、门极正向峰值电流IGM和门极峰值功率户PGM在晶闸管触发过程中，不致造成门极损坏的最大门极电压、最大门极电流和最大瞬时功率分别称为门极正向峰值电压UGM、门极正向峰值电流IGM和门极峰值功率户PGM。使用时晶闸管的门极触发脉冲不应超过以上数值。(五
26、)晶闸管主要参数4、动态参数一二是在额定结温和门极开路的情况下，不导致从断态到通态转换的最大阳极电压上升率。实际使用时的电压上升率必须低于此规定值，如表1-1所示。应用时若过大，即充电电流过大，就会造成晶闸管的误导通。所以在使用时，采取保护措施，使它不超过规定值。（1）断态电压临界上升率表表1-1(五)晶闸管主要参数(五)晶闸管主要参数4、动态参数（2）流临界上升率是在规定条件下，晶闸管能承受且无有害影响的最大通态电流上升率。其允许值如表1-1所示。如果阳极电流上升太快，则晶闸管刚一开通时，会有很大的电流集中在门极附近的小区域内，造成J2结局部过热而使晶闸管损坏。因此，在实际应用时要采取保护措
27、施，使其被限制在允许值内。1、国产晶闸管的命名及型号含义国产晶闸管KP系列的型号及含义如下：l3表示3个电极lC表示N型硅材料lT表示可控硅元件l3CT501表示额定电压为500Vl额定电流为1A的普通晶闸管3CT系列的型号及含义如下：3CT12表示额定电压为400V、额定电流为12A的普通晶闸管。(六)晶闸管命名及型号含义2.国外晶闸管的命名及型号含义“SCR”是晶闸管的统称。在这个命名前提下，各个生产商有其自己产品命名方式。摩托罗拉半导体公司取第一个字M代表其摩托罗拉，CR代表单向，因而组合成单向晶闸管MCR的第一代命名，代表型号有MCR100-6、MCR100-8、MCR22-6、MCR
28、16M、MCR25M等。飞利浦公司以BT字母来对晶闸管的命名，如BT145-500R、BT148-500R、BT149D、BT150-500R、BT151-500R,BT152-500R、BT169D、BT258-600R等。(六)晶闸管命名及型号含义(六)晶闸管命名及型号含义2.国外晶闸管的命名及型号含义“SCR”是晶闸管的统称。在这个命名前提下，各个生产商有其自己产品命名方式。日本三菱公司在晶闸管器件命名上，以CR直接命名，代表型号有CR02AM、CR03AM等。意法ST半导体公司对晶闸管的命名，型号前缀字母为X、P、TN、TYN、TS、BTW，如X0405MF、P0102MA、TYN41
29、2、TYN812、TYN825、BTW67-600、BTW69-1200等。美国泰科以型号前缀字母S来对晶闸管命名，例如S8065K、S6006D、S8008L、S8025L等。三、单结晶体管及其电路的调试1 1单结晶体管的结构及测试方法2 2单结晶体管伏安特性及主要参数3 3单结晶体管自激振荡电路4 4单结晶体管触发电路5 5单结晶体管构成调光灯触发电路目录1.单结晶体管的结构单结晶体管的原理结构如图，图中e为发射极，b1为第一基极，b2为第二基极。（一）单结晶体管的结构及测试方法1.单结晶体管的结构如图在一块高电阻率的N型硅片上引出2个基极b1和b2，2个基极之间的电阻就是硅片本身的电阻，
30、一般为212k。在2个基极之间靠近b1的地方利用扩散法掺入P型杂质并引出电极，成为发射极e。它是一种特殊的半导体器件，有3个电极，只有1个PN结，因此称为“单结晶体管”，又因为管子有2个基极，又称为“双极二极管”。（一）单结晶体管的结构及测试方法1.单结晶体管的结构单结晶体管的等效电路如图所示，2个基极之间的电阻在正常工作时，rb1是随发射极电流大小而变化，相当于一个可变电阻。PN结可等效为二极管VD，它的正向导通压降常为0.7V，单结晶体管的图形符号如图（C）所示。（一）单结晶体管的结构及测试方法1.单结晶体管的结构触发电路常用的国产单结晶体管的型号主要有BT31、BT33、BT35,其外形
31、与引脚排列如图(d)所示，其实物图、引脚如图1-14所示。（一）单结晶体管的结构及测试方法2.单结晶体管的电极判定在实际使用时，可以用指针式万用表来测试管子的3个电极，方法如下。万用表置于电阻挡，将万用表红表笔接e端，黑表笔接b1端，测量e-b1两端的电阻，测量结果如图所示。01测量e-b1和e-b2间反向电阻测量e-b1间反向电阻（一）单结晶体管的结构及测试方法2.单结晶体管的电极判定在实际使用时，可以用指针式万用表来测试管子的3个电极，方法如下。将万用表黑表笔接b2端，红表笔接e端，测量b2-e两端的电阻，测量结果如图所示。01测量e-b1和e-b2间反向电阻测量e-b2间反向电阻测试结果
32、：两次测量的电阻值均较大（通常在几十千欧)。（一）单结晶体管的结构及测试方法2.单结晶体管的电极判定将万用表黑表笔接e端，红表笔接b1端，再次测量b1-e之间的电阻，测量结果如图所示。02测量e-b1和e-b2间正向电阻测量e-b1间反向电阻（一）单结晶体管的结构及测试方法2.单结晶体管的电极判定将万用表黑表笔接e端，红表笔接b2端，再次测量b2-e之间的电阻，测量结果如图所示。02测量e-b1和e-b2间正向电阻测量e-b2间正向电阻测试结果：两次测量的电阻值均较小（通常在几千欧），且Rb1Rb2。（一）单结晶体管的结构及测试方法2.单结晶体管的电极判定将万用表红表笔接b1端，黑表笔接b2端
33、，测量b2-b1之间的电阻，测量结果如图所示。03测量b1-b2间正反向电阻测量b2-b1间反向电阻（一）单结晶体管的结构及测试方法2.单结晶体管的电极判定将万用表黑表笔接b1端，红表笔接b2端，再次测量b1-b2两端的电阻，测量结果如图所示。03测量b1-b2间正反向电阻测量b1b2两端的电阻测试结果：b1-b2间的电阻RBB即为其固定值。（一）单结晶体管的结构及测试方法（一）单结晶体管的结构及测试方法2.单结晶体管的电极判定由此用万用表可以很容易地判断出单结晶体管的发射极，只要发射极对了，即使b1、b2接反了，也不会烧坏管子，只是没有脉冲输出或者脉冲幅度很小，这时只要将2个引脚调换一下就可
34、以了。1.单结晶体管的伏安特性当两个基极b1和b2间加某一固定直流电压UBB，发射极电流IE与发射极正向电压UE之间的关系曲线称为单结晶体管的伏安特性IE=f（UE），实验电路图及特性。当开关S打开，IBB为0，加发射极电压U时，得所示伏安特性曲线，其曲线与二极管伏安特性曲线相似。（二）单结晶体管伏安特性及主要参数1.单结晶体管的伏安特性当开关S闭合,电压UBB通过单结晶体管等效电路中的r1和r2分压，得A点相应电压A，表示为1.截止区aP段式中分压比，是单结晶体管的主要参数，通常为0.30.9。(1-7)l当E从零逐渐增加，但EA时，单结晶体管的PN结反向偏置，只有很小的反向漏电流。l当E增
35、加到与UA相等时，IEUP时，等效二极管VD导通，IE增大，这时大量的空穴载流子从发射极进入A点b1的硅片，使rb1迅速减小，导致UA下降，UE也下降。UA下降，使PN结承受更大的正偏，引起更多的空穴载流子注入到硅片中，使rb1变小，形成更大的发射极电流IE，这是一个强烈的增强式正反馈过程。当增IE大到一定程度，硅片中载流子的浓度趋于饱和，rb1已减小至最小值，A点的分压UA最小，因而UE也最小，得曲线上的V点，该点为谷点，谷点所对应的电压和电流称为谷点电压Uv和谷点电流Iv。这一区间称为特性曲线的负阻区。（二）单结晶体管伏安特性及主要参数1.单结晶体管的伏安特性3.饱和区VN段当硅片中载流子
36、饱和后，欲使IE继续增大，导致UE必增大，单结晶体管处于饱和导通状态。如果改变UBB的电压,器件由等效电路中的UA和特性曲线中UP也随之改变，可获得一族单结晶体管伏安特性曲线，如图（c）所示。（c）特性曲线族（二）单结晶体管伏安特性及主要参数2.单结晶体管的主要参数单结晶体管的主要参数有基极间电阻RBB、分压比、峰点电流Ip、谷点电压Uv、谷点电流Iv及耗散功率等。国产单结晶体管的型号主要有BT31、BT33、BT35等，主要参数如表1-4所示。表1-4单结晶体管的主要参数（二）单结晶体管伏安特性及主要参数2.单结晶体管的主要参数单结晶体管的主要参数有基极间电阻RBB、分压比、峰点电流Ip、谷
37、点电压Uv、谷点电流Iv及耗散功率等。国产单结晶体管的型号主要有BT31、BT33、BT35等，主要参数如表1-4所示。表1-4单结晶体管的主要参数（二）单结晶体管伏安特性及主要参数3.单结晶体管的测试实际应用时可通过测量管子极间电阻或负阻特性的方法来判定它的好坏。具体测试步骤为：测量PN结正、反向电阻大小测量基极电阻RBB测量负阻特性将指针式万用表置于R100挡或R1k挡，黑表笔接e，红表笔分别接b1或b2时，测得管子PN结的正向电阻应为几千欧至几十千欧，要比普通二极管的正向电阻稍大。再将红黑表笔对调，红表笔接e，黑表笔分别接b1或b2，测得PN结的反向电阻，正常时指针偏向无穷大()。一般讲
38、，反向电阻与正向电阻的比值应大于100为好。（二）单结晶体管伏安特性及主要参数3.单结晶体管的测试具体测试步骤为：测量PN结正、反向电阻大小测量基极电阻RBB测量负阻特性将指针式万用表的红、黑表笔分别任意接基极b1和b2，测量b1-b2间的电阻，应在212k之间，注意此时阻值过大或过小都不好，如图所示。测量b1b2两端的电阻实践中，可以通过测量管子极间电阻或负阻特性的方法来判定它的好坏。（二）单结晶体管伏安特性及主要参数3.单结晶体管的测试实践中，可以通过测量管子极间电阻或负阻特性的方法来判定它的好坏。具体测试步骤为：测量PN结正、反向电阻大小测量基极电阻RBB测量负阻特性单结晶体管负阻特性的
39、测试如图所示，在管子的基极b1、b2之间外接10V直流电源，将万用表置于R100挡或R1k挡，红表笔接b1，黑表笔接e，由于此时接通了仪表内部电池，相当于在e-b1之间加上1.5V正向电压。由于此时管子的输入电压（1.5V)远低于峰点电压Up，管子处于截止状态，且远离负阻区，所以发射极电流Ie很小（微安级），仪表指针应偏向左侧，表明管子具有负阻特性。单结晶体管负阻特性的测试如图如图（二）单结晶体管伏安特性及主要参数（二）单结晶体管伏安特性及主要参数3.单结晶体管的测试实践中，可以通过测量管子极间电阻或负阻特性的方法来判定它的好坏。具体测试步骤为：测量PN结正、反向电阻大小测量基极电阻RBB测量
40、负阻特性如果指针偏向右侧，即Ie相当大（毫安级），与普通二极管伏安特性类似，则表明被测管子无负阻特性，表明该管子不能使用。利用单结晶体管的负阻特性和电容的充放电构成单结晶体管自激振荡电路，其电路图和波形图。(三）单结晶体管自激振荡电路01工作原理如下：01假设电容器初始电压为零，电路接通以后，单结晶体管是截止的，电源经电阻R2、Rp对电容C进行充电，电容电压从零起按指数充电规律上升，充电时间常数为REC；02当电容两端电压达到单结晶体管的峰点电压Up时，单结晶体管导通，电容开始放电，由于放电回路的电阻很小，因此放电很快，放电电流在电阻R4上产生了尖脉冲；(三）单结晶体管自激振荡电路01工作原理
41、如下：03随着电容放电，电容电压降低，当电容电压降到谷点电压Uv以下，单结晶体管截止；04接着电源又重新对电容进行充电，后再放电，在电容C两端会产生一个锅齿波，在电阻R4两端将产生一个尖脉冲波，如图(b)所示。(b)波形图如图如图(三）单结晶体管自激振荡电路02实际器件的选用1RE数值不易过大或过小，否则电路不能产生振荡；2RE过大，充电电流在上产生的压降太大，电容C上的充电电压达不到峰点电压Up，单结晶体管不能进入负阻区，管子处于截止状态，电路无法振荡；3RE过小，单结晶体管导通后的IE将一直大于IV，单结晶体管不能关断；(三）单结晶体管自激振荡电路02实际器件的选用4电路振荡RE的取值范围
42、：（1-8）其中：触发电路电源电压；单结晶体管的谷点电压；单结晶体管的谷点电流；单结晶体管的峰点电压；单结晶体管的峰点电流。(三）单结晶体管自激振荡电路02实际器件的选用5电阻R3的选择:电阻R3是用来补偿温度对峰点电压UP的影响，通常取值范围为2006006输出电阻R4的选择:输出电阻R4的大小将影响输出脉冲的宽度与幅值，通常取值范围为501007电容C的选择:电容C的大小与脉冲宽窄和RE的大小有关，通常取值范围为0.11F。(三）单结晶体管自激振荡电路(三）单结晶体管自激振荡电路02实际器件的选用实际应用中，常用晶体管V来代替可调电阻RE,以便实现自动移相。但是，这种电路只适用于控制精度要
43、求不高的单相晶闸管变流系统。”“上面单结晶体管自激振荡电路输出的尖脉冲可以用来触发晶闸管，如图所示。(四)单结晶体管触发电路1.同步电路01同步信号如前面图（1-1）所示单相半波整流调光灯电路中，触发脉冲应出现在电源电压正半周范围内，而且毎个周期的角相同，确保电路输出波形不变，输出电压稳定。触发信号和电源电压在频率和相位上相互协调的关系称同步。(四)单结晶体管触发电路1.同步电路02同步电路构成同步电路由同步变压器、VD1半波整流、电阻R1和稳压管（VD5、VD6、VD7）组成。同步变压器一次侧与晶闸管整流电路接在同一相电源上，交流电压经同步变压器降压为60V、单相半波整流后再经过稳压管稳压削
44、波形成一梯形波电压，作为触发电路的供电电压。1梯形波电压零点与晶闸管阳极电压过零点一致，这样，实现触发电路与整流主电路的同步。其波形如图（u、1、2、3）所示。2如图如图(四)单结晶体管触发电路2.脉冲移相与形成脉冲移相与形成电路就是上面讲的单结晶体管自激振荡电路。脉冲移相由R7及等效可变电阻、VT2和电容C组成，脉冲形成由单结晶体管、温补电阻R8、脉冲变压器原边绕组组成。1电路构成(四)单结晶体管触发电路2.脉冲移相与形成梯形波通过R7及等效可变电阻VT2向电容充电，当充电电压达到单结晶体管的峰值电压Up时，单结晶体管V导通，电容通过脉冲变压器原边放电，脉冲变压器副边输出脉冲。同时由于放电时
45、间常数很小，C1两端的电压很快下降到单结晶体管的谷点电压Uv，使V关断，C1再次充电，反复多次，在电容C1两端呈现锯齿波形，在脉冲变压器副边输出尖脉冲。2工作过程(四)单结晶体管触发电路2.脉冲移相与形成在一个梯形波周期内，单结晶体管V可能导通、关断多次，但只有输出的第一个触发脉冲对晶闸管的触发时刻起作用。充电时间常数由电容C1和等效电阻等决定，调节Rp1改变C1的充电的时间，控制第一个尖脉冲的出现时刻，实现脉冲的移相控制。其波形如图（4、5、6）所示。实际电路中，脉冲的输出由脉冲变压器将触发信号传递，其作用是实现触发电路与主电路的电气隔离，防止强电信号传到控制电路中。(四)单结晶体管触发电路
46、3.单结晶体管触发电路的移相范围01移相范围移相范围是指一个周期内触发脉冲的移动范围，用电角度来表示。单结晶体管触发电路一个周期内有时有多个脉冲，只有第一个脉冲能触发晶闸管导通，因此，单结晶体管触发电路的脉冲可移动的范围是第一个脉冲离纵轴最近时的电角度到最远时的电角度。如图（a）为最小控制角1，(b)为最大控制角2，移相范围为12(四)单结晶体管触发电路(四)单结晶体管触发电路3.单结晶体管触发电路的移相范围021 1调节示波器的垂直控制区的“SCAL”和水平控制区的“SCAL”，使示波器波形显示窗口显示的波形便于观察。2 2根据波形的一个周期360对应网格数，估算触发波形的控制角。如观察图所
47、示，这个波形对应的控制角为45的波形。3 3注意第一个高度点即为触发角，而其他后面的尖脉冲在一个脉冲周期的晶闸管触发没有作用。确定控制角的方法控制角的确定方法如图如图如图所示为单结晶体管触发电路，该电路是从图1-1(b)中分解出来的，是由同步电路和脉冲移相与形成两部分构成。(五)单结晶体管构成调光灯触发电路1.同步电路同步变压器一次侧与晶闸管整流电路接在同一相电源上，交流电压经同步变压器降压、单相桥式整流后再经过稳压二极管稳压削波，形成一梯形波电压，做为调光灯触发电路的供电电压。同步电路由同步变压器、桥式整流电路VD1VD4、电阻R1及稳压管组成。01同步电路构成02工作过程(五)单结晶体管构
48、成调光灯触发电路2.脉冲移相与形成Ud。01电路构成02工作过程脉冲移相与形成电路是单结晶体管自激振荡电路。脉冲移相由电阻RE(RP和R2组成）和电容C组成，脉冲形成由单结晶体管、温补电阻R3、输出电阻R4组成。改变自激振荡电路中电容C的充电电阻的阻值，就可以改变充电的时间常数通常用电位器RP来调节，工作过程：Rp 出现第一个脉冲的时间后移(五)单结晶体管构成调光灯触发电路3.各主要点波形单结晶体触发电路1.桥式整流后脉动电压的波形（见图中“A”点)。“A”点波形为由VD1VD4个二极管构成的桥式整流电路输出波形，如图所示。桥式整流后电压的波形(五)单结晶体管构成调光灯触发电路3.各主要点波形
49、单结晶体触发电路2.削波后梯形波电压波形（见图中“B”点)。该点波形是经稳压管削波后得到的梯形波，如图所示。经稳压二极管削波的电压波形(五)单结晶体管构成调光灯触发电路单结晶体触发电路3.各主要点波形3.图中“c”点波形时电容两端充放电波形，如图所示。电容两端电压波形(五)单结晶体管构成调光灯触发电路单结晶体触发电路3.各主要点波形3.由于电容每半个周期在电源电压过零点从零开始充电，当电容两端的电压上升到单结晶体管峰点电压时，单结晶体管导通，触发电路送出脉冲，电容C的容量和充电电阻RE的大小决定了电容两端的电压从零上升到单结晶体管峰点电压的时间。(五)单结晶体管构成调光灯触发电路单结晶体触发电
50、路(五)单结晶体管构成调光灯触发电路3.各主要点波形4.输出脉冲的波形（见图中“D”点)。单结晶体管导通后，电容通过单结晶体管的eb1迅速向输出电阻R4放电，在R4上得到很窄的尖脉冲。触发波形如图所示。当调节电位器RP的旋钮，可以观察D点的波形变化范围。如图如图触发波形任务实施根据任务要求对晶闸管测试前进行检测，并调试晶闸管的导通与关断电路和单结晶体管触发电路。任务说明这里以晶闸管器件的检测与导通条件的检验为这里以晶闸管器件的检测与导通条件的检验为例例1.所需仪器设备不同型号晶闸管2个1 1指针式万用表1块2 2（一）晶闸管器件的识读与检测2.操作步骤及注意事项观察晶闸管外形观察晶闸管外形，从