晶閘管的基本特性PPT通用課件

1、1. 靜態(tài)特性靜態(tài)特性 晶閘管的晶閘管的 伏安特性伏安特性正向導通雪崩擊穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM圖1-8 晶閘管的伏安特性IG2IG1IG1.3.2 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性1.3.21.3.2晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性（靜態(tài)、動態(tài)、）（靜態(tài)、動態(tài)、）1. 1. 靜態(tài)特性靜態(tài)特性1)承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導通。2)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。3)晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用。4)要使晶閘管關斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下 。1) 正向

2、特性正向特性(第第I象限象限) 正向阻斷狀態(tài)正向阻斷狀態(tài) IG=0時，晶閘管兩端受正向電時，晶閘管兩端受正向電壓壓只有很小的正向漏電流流只有很小的正向漏電流流過過.晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性1.3.2 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性正向導通雪崩擊穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSMIG2 IG1 IG正向電壓超過臨界極限正向電壓超過臨界極限正正向轉折電壓向轉折電壓Ubo 則漏電流急則漏電流急劇增大劇增大器件開通。器件開通。 隨著門極電流幅值的增大，正向轉折電壓降低。隨著門極電流幅值的增大，正向轉折電壓降低。 導通后的晶閘管特性和二極管

3、的正向特性相仿。導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，在晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。左右。1.3.2 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性 正向導通正向導通導通期間，如果門極電流為零，并且陽極電流降導通期間，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)值至接近于零的某一數(shù)值IH以下，則晶閘管又回到以下，則晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài)。正向阻斷狀態(tài)。IH稱為維持電流。稱為維持電流。 維持電流維持電流IH2) 反向特性反向特性(第第III象限象限)正向導通雪崩擊穿O+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM晶閘管的伏安特性晶

4、閘管的伏安特性1.3.2 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性 晶閘管受反向電壓時，伏晶閘管受反向電壓時，伏安特性類似二極管的反向安特性類似二極管的反向特性。特性。1.3.2 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性 晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時極極小的反相漏電流流過。小的反相漏電流流過。 當反向電壓超過一定限度當反向電壓超過一定限度(達到反向擊穿電達到反向擊穿電壓壓), 外電路如無限制措施外電路如無限制措施則反向漏電流急則反向漏電流急劇增加劇增加導致晶閘管發(fā)熱損壞。導致晶閘管發(fā)熱損壞。 反向阻斷反向阻斷 反向擊穿反向擊穿2. 動態(tài)特性動態(tài)特性100%90%10%uAKttO0tdtr

5、trrtgrURRMIRMiA晶閘管的開通和關斷過程波形晶閘管的開通和關斷過程波形1.3.2 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性晶閘管的開通和關斷過程波形晶閘管的開通和關斷過程波形1.3.2 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性1) 開通過程開通過程 延遲時間延遲時間td 上升時間上升時間tr 100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiAtrrtgrtdtr門極電流階躍時刻開始門極電流階躍時刻開始,到到陽極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的陽極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的10%的時間。的時間。陽極電流從陽極電流從10%上升到穩(wěn)上升到穩(wěn)態(tài)值的態(tài)值的90%所需的時間。所需的時間。 c) 開通時間開通時

6、間tgt tgt=td+ tr （1-6）普通晶閘管延遲時為普通晶閘管延遲時為0.51.5 s，上升時，上升時間為間為0.53 s。100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiAtrrtgrtdtr2) 關斷過程關斷過程 反向阻斷恢復時間反向阻斷恢復時間trr 晶閘管的開通和關斷過程波形晶閘管的開通和關斷過程波形1.3.2 晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性 正向阻斷恢復時間正向阻斷恢復時間tgr正向電流降為零到反向恢正向電流降為零到反向恢復電流衰減至接近于零的復電流衰減至接近于零的時間時間晶閘管要恢復其對正向晶閘管要恢復其對正向電壓的阻斷能力所需要電壓的阻斷能力所需要

7、的一段時間的一段時間100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiAtrrtgr100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiAtrrtgr 實際應用中，應對晶閘管施加足夠長時間實際應用中，應對晶閘管施加足夠長時間的反向電壓，使晶閘管充分恢復其對正向電的反向電壓，使晶閘管充分恢復其對正向電壓的阻斷能力，電路才能可靠工作壓的阻斷能力，電路才能可靠工作。 關斷時間關斷時間tqtq=trr+tgr 兩點注意事項兩點注意事項 在正向阻斷恢復時間內如果重新對晶閘管在正向阻斷恢復時間內如果重新對晶閘管施加正向電壓，晶閘管會重新正向導通。施加正向電壓，晶閘管會

8、重新正向導通。普通晶閘管的關斷時間約幾百微秒普通晶閘管的關斷時間約幾百微秒(1).保證可靠觸發(fā)的門極電流、電壓應位于可靠觸發(fā)區(qū)保證可靠觸發(fā)的門極電流、電壓應位于可靠觸發(fā)區(qū)(2).保證晶閘管可靠關斷的門極電流、電壓應位于不保證晶閘管可靠關斷的門極電流、電壓應位于不觸發(fā)區(qū)或加反偏電壓觸發(fā)區(qū)或加反偏電壓(3).晶閘管正偏電壓一般不大于晶閘管正偏電壓一般不大于10 v,反偏電壓不大于反偏電壓不大于5v。3 門極伏安特性（門極伏安特性（PN結特性）結特性）1.3.3晶閘管的主要參數(shù)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為

9、實際承受電壓的晶閘管額定電壓的選擇應為實際承受電壓的23倍。倍。所留裕量用于防止電路中可能出現(xiàn)的操作過電壓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額定電壓UDRM規(guī)定：在環(huán)境溫度為規(guī)定：在環(huán)境溫度為40 C和規(guī)定的冷卻條件下，帶和規(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，管子全導電阻性負載的單相工頻半波整流電路中，管子全導通（通（C）而穩(wěn)定結溫不超過額定值所允許的）而穩(wěn)定結溫不超過額定值所允許的最大電流平均值。最大電流平均值。2 額定電流額定電流IT（A V）平均值平均值00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040102030405060

10、708090100IT(AV)晶閘管電流晶閘管電流57.122Im)sin(Im21124.024.0ImsinIm21)(02020220)(AVTTTTTAVTIItdtdtiTIRTIRtittdI發(fā)熱量發(fā)熱量有效值有效值平均值平均值管子額定電流的選擇：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按電流有效值相等的原則選擇晶閘管(2) 留裕量，取留裕量，取1.5-2倍后取整倍后取整(3) 額定電流等級：額定電流等級： 50A以下以下-1、5、10、20、30、40、50A； 1001000A- 100、200、300、 400、500、600、800、1000A。3 門極

11、觸發(fā)電流門極觸發(fā)電流IGT/觸發(fā)電壓觸發(fā)電壓UGT例：例：GD0.4mA.UGD=0.3v,T=570mA, VGT 3.5v,UGFM=10V, UGRM=5v ,PG(AV)=0.5w參數(shù)受溫度影響大參數(shù)受溫度影響大從減小損耗和發(fā)熱的情況出發(fā)，從減小損耗和發(fā)熱的情況出發(fā)，（）（）越小越好，越小越好，一般為一般為1.5v。4 通態(tài)平均壓降（管壓降）通態(tài)平均壓降（管壓降）（）（）：維持管子繼續(xù)導通的最小電流。：維持管子繼續(xù)導通的最小電流。：觸發(fā)管子導通后，去除觸發(fā)信號時陽極電流必須：觸發(fā)管子導通后，去除觸發(fā)信號時陽極電流必須達到的最小值。達到的最小值。5 維持電流與掣住電流維持電流與掣住電流普

12、通晶閘管普通晶閘管ton約約6us, 快速晶閘管快速晶閘管ton約約1us。普通晶閘管普通晶閘管toff數(shù)十數(shù)百數(shù)十數(shù)百us, 快速晶閘管快速晶閘管toff約約10us開通較關斷時間短開通較關斷時間短l 工頻電路可不考慮開關時間工頻電路可不考慮開關時間（）（）斷態(tài)電壓臨界上升率斷態(tài)電壓臨界上升率dv/dt及通態(tài)電流臨界上及通態(tài)電流臨界上升率升率di/dtl 由于結電容效應，由于結電容效應， dv/dt太大可能引起誤導通太大可能引起誤導通 dv/dt分級：分級：(最低級最低級)：v/us G(最高級最高級)： 1000v/us（）開通時間（）開通時間ton與關斷時間與關斷時間toff6 動態(tài)參數(shù)

13、動態(tài)參數(shù) di/dt太大將導致器件局部過熱損壞太大將導致器件局部過熱損壞門極在芯片側部門極在芯片側部(螺栓型）螺栓型）門極在芯片中部（平板型）門極在芯片中部（平板型）7 額定結溫額定結溫jm結溫結溫開通損耗開通損耗通態(tài)損耗通態(tài)損耗關斷損耗關斷損耗斷態(tài)損耗斷態(tài)損耗門極損耗門極損耗例例:KP200-8B 表示額定電流表示額定電流200A/額定電壓額定電壓800V/管壓降管壓降0.4v0.5v的普通晶閘管的普通晶閘管管壓降等級管壓降等級額定電壓等級額定電壓等級額定電流額定電流普通型快開型普通型快開型逆導型可關斷型逆導型可關斷型雙向型雙向型8 型號型號本章思考題本章思考題1.晶閘管是硅晶體閘流管的簡稱

14、，常用的除螺栓式晶閘管是硅晶體閘流管的簡稱，常用的除螺栓式以外還有？以外還有？2.晶閘管象二極管一樣具有可控的什么特性？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斷，通常在管子陽為了保證晶閘管可靠與迅速關斷，通常在管子陽極電壓下降為零之后，在門極采取什么措施？極電壓下降為零之后，在門極采取什么措施？4.型號為型號為KP10-1000晶閘管的額定容量是多少？晶閘管的額定容量是多少？5.如何選擇晶閘管的容量？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，你使用晶閘管時在分析了晶閘管的主要參數(shù)后，你使用晶閘管時應注意什么？應注意什么？1. 1. 雙向晶閘管雙向晶閘管

15、（Triode AC SwitchTRIAC或或Bidirectional triode thyristor）圖圖1-10 1-10 雙向晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性雙向晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性a) 電氣圖形符號電氣圖形符號 b) 伏安特性伏安特性晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件1.3.41）電路符號與特性）電路符號與特性a)b)T1T2GGT1T2G 有兩個主電極有兩個主電極T1和和T2，一個門極，一個門極G。 正反兩方向均可觸發(fā)導通正反兩方向均可觸發(fā)導通雙向晶閘管在第雙向晶閘管在第和第和第III象限有對稱的伏安特性。象限有對稱的伏安特性。 應用：交流調壓電路、固態(tài)繼電器（應用：交流

16、調壓電路、固態(tài)繼電器（SSR）和）和交流電機調速等領域。交流電機調速等領域。 額定電流不用平均值而用有效值來表示（因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）。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。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）特點說明：比用一對反并聯(lián)晶閘管經(jīng)濟，且說明：比用一對反并聯(lián)晶閘管經(jīng)濟，且控制電路簡單，控制電路簡單，2. 光控晶閘管（光控晶閘管（Light Triggered ThyristorLTT）圖圖1-12 光控晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性光控晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性a) 電氣圖形符號電氣圖形符號 b) 伏安特性伏安特性 晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件1.3.4光強度強弱b)AGKa)OUAKIAa)b)1) 電路符號和特性電路符號和特性 利用一定波長的光照信號觸發(fā)導通的晶閘利用一定波長的光照信號觸發(fā)導通的晶閘 管管又稱光觸發(fā)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，光纜上大功率光控晶閘管則還帶有光纜，光纜上裝有裝有 作為觸發(fā)光源的發(fā)光二極管或半導體