晶閘管的基本特性課件

1、晶閘管的基本特性,1,1. 靜態(tài)特性 晶閘管的,圖1-8 晶閘管的伏安特性 IG2IG1IG,1.3.2 晶閘管的基本特性,晶閘管的基本特性,2,Power Electronics,1.3.2晶閘管的基本特性（靜態(tài)、動態(tài)、）,1. 靜態(tài)特性,承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導(dǎo)通。 承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通。 晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用。 要使晶閘管關(guān)斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下 。,晶閘管的基本特性,3,1) 正向特性(第I象限) 正向阻斷狀態(tài) IG=0時，晶閘管兩端受正向電壓只有很小的正向漏電流流過.,晶閘管的伏

2、安特性,1.3.2 晶閘管的基本特性,IG2 IG1 IG,正向電壓超過臨界極限正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo 則漏電流急劇增大器件開通。,晶閘管的基本特性,4,隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。 導(dǎo)通后的晶閘管特性和二極管的正向特性相仿。 晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。,1.3.2 晶閘管的基本特性, 正向?qū)?導(dǎo)通期間，如果門極電流為零，并且陽極電流降至接近于零的某一數(shù)值IH以下，則晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài)。IH稱為維持電流。, 維持電流IH,晶閘管的基本特性,5,2) 反向特性(第III象限),晶閘管的伏安特性,1.3.2 晶閘管的基本特性,晶閘管受反向電壓時，伏安特性類似二極管的反向特

3、性。,晶閘管的基本特性,6,1.3.2 晶閘管的基本特性,晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時極小的反相漏電流流過。,當(dāng)反向電壓超過一定限度(達到反向擊穿電壓), 外電路如無限制措施則反向漏電流急劇增加導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。, 反向阻斷, 反向擊穿,晶閘管的基本特性,7,2. 動態(tài)特性,晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形,1.3.2 晶閘管的基本特性,晶閘管的基本特性,8,晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形,1.3.2 晶閘管的基本特性,1) 開通過程, 延遲時間td, 上升時間tr,td,tr,門極電流階躍時刻開始,到陽極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的10%的時間。,陽極電流從10%上升到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時間。,晶閘管的基本特性

4、,9,c) 開通時間tgt tgt=td+ tr （1-6） 普通晶閘管延遲時為0.51.5s，上升時間為0.53s。,晶閘管的基本特性,10,td,tr,晶閘管的基本特性,11,2) 關(guān)斷過程 反向阻斷恢復(fù)時間trr,晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形,1.3.2 晶閘管的基本特性, 正向阻斷恢復(fù)時間tgr,正向電流降為零到反向恢復(fù)電流衰減至接近于零的時間,晶閘管要恢復(fù)其對正向電壓的阻斷能力所需要的一段時間,晶閘管的基本特性,12,trr,tgr,晶閘管的基本特性,13, 實際應(yīng)用中，應(yīng)對晶閘管施加足夠長時間的反向電壓，使晶閘管充分恢復(fù)其對正向電壓的阻斷能力，電路才能可靠工作。, 關(guān)斷時間tq,tq

5、=trr+tgr, 兩點注意事項, 在正向阻斷恢復(fù)時間內(nèi)如果重新對晶閘管施加正向電壓，晶閘管會重新正向?qū)ā?普通晶閘管的關(guān)斷時間約幾百微秒,晶閘管的基本特性,14,(1).保證可靠觸發(fā)的門極電流、電壓應(yīng)位于可靠觸發(fā)區(qū) (2).保證晶閘管可靠關(guān)斷的門極電流、電壓應(yīng)位于不 觸發(fā)區(qū)或加反偏電壓 (3).晶閘管正偏電壓一般不大于10 v,反偏電壓不大于5v。,3 門極伏安特性（PN結(jié)特性）,晶閘管的基本特性,15,1.3.3晶閘管的主要參數(shù),晶閘管承受此電壓時不自動開通也不反向擊穿。 晶閘管額定電壓的選擇應(yīng)為實際承受電壓的23倍。 所留裕量用于防止電路中可能出現(xiàn)的操作過電壓,額定電壓UDRM,規(guī)定：

6、在環(huán)境溫度為40C和規(guī)定的冷卻條件下，帶 電阻性負載的單相工頻半波整流電路中，管子全導(dǎo) 通（C）而穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定值所允許的 最大電流平均值。,2 額定電流IT（AV）,平均值,晶閘管的基本特性,16,發(fā)熱量,有效值,平均值,晶閘管的基本特性,17,管子額定電流的選擇： (1) 按電流有效值相等的原則選擇晶閘管 (2) 留裕量，取1.5-2倍后取整 (3) 額定電流等級： 50A以下-1、5、10、20、30、40、50A； 1001000A- 100、200、300、 400、500、600、800、1000A。,晶閘管的基本特性,18,3 門極觸發(fā)電流IGT/觸發(fā)電壓UGT,例： GD0

7、.4mA.UGD=0.3v,T=570mA, VGT3.5v,UGFM=10V, UGRM=5v ,PG(AV)=0.5w 參數(shù)受溫度影響大,晶閘管的基本特性,19,從減小損耗和發(fā)熱的情況出發(fā)，（）越小越好， 一般為1.5v。,4 通態(tài)平均壓降（管壓降）（）,：維持管子繼續(xù)導(dǎo)通的最小電流。 ：觸發(fā)管子導(dǎo)通后，去除觸發(fā)信號時陽極電流必須 達到的最小值。,5 維持電流與掣住電流,晶閘管的基本特性,20,普通晶閘管ton約6us, 快速晶閘管ton約1us。 普通晶閘管toff數(shù)十?dāng)?shù)百us, 快速晶閘管toff約10us 開通較關(guān)斷時間短 工頻電路可不考慮開關(guān)時間 （）斷態(tài)電壓臨界上升率dv/dt及

8、通態(tài)電流臨界上 升率di/dt 由于結(jié)電容效應(yīng)， dv/dt太大可能引起誤導(dǎo)通 dv/dt分級：(最低級)：v/us G(最高級)： 1000v/us,（）開通時間ton與關(guān)斷時間toff,6 動態(tài)參數(shù),晶閘管的基本特性,21,di/dt太大將導(dǎo)致器件局部過熱損壞,晶閘管的基本特性,22,7 額定結(jié)溫jm,結(jié)溫,開通損耗 通態(tài)損耗 關(guān)斷損耗 斷態(tài)損耗 門極損耗,晶閘管的基本特性,23,例:KP200-8B 表示額定電流200A/額定電壓 800V/管壓降0.4v0.5v的普通晶閘管,管壓降等級,額定電壓等級,額定電流,普通型快開型 逆導(dǎo)型可關(guān)斷型 雙向型,8 型號,晶閘管的基本特性,24,本章

9、思考題,1.晶閘管是硅晶體閘流管的簡稱，常用的除螺栓式以外還有？ 2.晶閘管象二極管一樣具有可控的什么特性？ 3.為了保證晶閘管可靠與迅速關(guān)斷，通常在管子陽極電壓下降為零之后，在門極采取什么措施？ 4.型號為KP10-1000晶閘管的額定容量是多少？ 5.如何選擇晶閘管的容量？ 6.在分析了晶閘管的主要參數(shù)后，你使用晶閘管時應(yīng)注意什么？,晶閘管的基本特性,25,1. 雙向晶閘管（Triode AC SwitchTRIAC或Bidirectional triode thyristor）,圖1-10 雙向晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性 a) 電氣圖形符號 b) 伏安特性,晶閘管的派生器件,1.3.

10、4,1）電路符號與特性,a),b),晶閘管的基本特性,26, 有兩個主電極T1和T2，一個門極G。, 正反兩方向均可觸發(fā)導(dǎo)通雙向晶閘管在第和第III象限有對稱的伏安特性。, 應(yīng)用：交流調(diào)壓電路、固態(tài)繼電器（SSR）和交流電機調(diào)速等領(lǐng)域。, 額定電流不用平均值而用有效值來表示（因為用在交流電路中）。, 可認為是一對反并聯(lián)聯(lián)接的普通晶閘管的集成。,2）特點,說明：比用一對反并聯(lián)晶閘管經(jīng)濟，且控制電路簡單，,晶閘管的基本特性,27,2. 光控晶閘管（Light Triggered ThyristorLTT）,圖1-12 光控晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性 a) 電氣圖形符號 b) 伏安特性,晶閘管的派生器件,1.3.4,a),b),1) 電路符號和特性,晶閘管的基本特性,28, 利用一定波長的光照信號觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘 管又稱光觸發(fā)晶閘管., 小功率光控晶閘管只有陽極和陰極兩個端子., 大功率光控晶閘管則還帶有光纜，光纜上裝有 作為觸發(fā)光源的發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器., 光觸發(fā)主電路與控制電路絕緣，抗電磁干擾.,2) 特點, 應(yīng)用:高壓大功率的場合，如高壓直流輸電,