第1章電力晶體管和晶閘管

1、1第一章：電力二極管和晶閘管第一章：電力二極管和晶閘管n第一節(jié)第一節(jié) 電力二極管電力二極管n第二節(jié)第二節(jié) 晶閘管晶閘管n第三節(jié)第三節(jié) 雙向晶閘管及其他派生晶閘管雙向晶閘管及其他派生晶閘管n本章小節(jié)本章小節(jié)2AKAKa)第一節(jié)第一節(jié)電力二極管電力二極管電力二極管是指可以承受高電壓大電流具有較大耗散功率的二極管，它電力二極管是指可以承受高電壓大電流具有較大耗散功率的二極管，它與其他電力電子器件相配合，作為整流、續(xù)流、電壓隔離、鉗位或保護(hù)與其他電力電子器件相配合，作為整流、續(xù)流、電壓隔離、鉗位或保護(hù)元件，在各種變流電路中發(fā)揮著重要作用；元件，在各種變流電路中發(fā)揮著重要作用；它的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和伏

2、安特性與信息電子電路中的二極管相同，它的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和伏安特性與信息電子電路中的二極管相同，以半導(dǎo)體以半導(dǎo)體PNPN結(jié)為基礎(chǔ)；結(jié)為基礎(chǔ)；主要類型有普通二極管、快恢復(fù)二極管和肖特基二極管；主要類型有普通二極管、快恢復(fù)二極管和肖特基二極管；由一個(gè)面積較大的由一個(gè)面積較大的PNPN結(jié)和兩端引線以及封裝組成，從外形上看，大功率結(jié)和兩端引線以及封裝組成，從外形上看，大功率的主要有螺栓型和平板型兩種封裝，小功率的和普通二極管一致。的主要有螺栓型和平板型兩種封裝，小功率的和普通二極管一致。 IKAPNJb)c)圖圖1-1 1-1 電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)

3、 a) a) 外形外形 b) b) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) c) c) 電氣圖形符號(hào)電氣圖形符號(hào)3第二節(jié)第二節(jié) 晶晶 閘閘 管管 晶閘管晶閘管(Thyristor(Thyristor) )就是硅晶體閘流管，普就是硅晶體閘流管，普通晶閘管也稱為可控硅通晶閘管也稱為可控硅SCRSCR，普通晶閘管是一種，普通晶閘管是一種具有開(kāi)關(guān)作用的大功率半導(dǎo)體器件具有開(kāi)關(guān)作用的大功率半導(dǎo)體器件。從從19571957年美國(guó)研制出第一只普通晶閘管以來(lái)，至今年美國(guó)研制出第一只普通晶閘管以來(lái)，至今已形成了從低壓小電流到高壓大電流的系列產(chǎn)品已形成了從低壓小電流到高壓大電流的系列產(chǎn)品 ；晶閘管作為大功率的半導(dǎo)體器件，只需用幾十至幾晶閘管作

4、為大功率的半導(dǎo)體器件，只需用幾十至幾百毫安的電流，就可以控制幾百至幾千安培的大電百毫安的電流，就可以控制幾百至幾千安培的大電流，實(shí)現(xiàn)了弱電對(duì)強(qiáng)電的控制流，實(shí)現(xiàn)了弱電對(duì)強(qiáng)電的控制 ； 晶閘管具有體積小、重量輕、損耗小、控制特性晶閘管具有體積小、重量輕、損耗小、控制特性好等優(yōu)點(diǎn)，曾經(jīng)在許多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。好等優(yōu)點(diǎn)，曾經(jīng)在許多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。 4一、晶閘管的結(jié)構(gòu)一、晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管具有四層晶閘管具有四層PNPNPNPN結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)，引出引出陽(yáng)極陽(yáng)極A A、陰極、陰極K K和和門(mén)極門(mén)極G G三個(gè)聯(lián)接端；三個(gè)聯(lián)接端；晶閘管的常見(jiàn)封裝外形有晶閘管的常見(jiàn)封裝外形有螺栓型、平板型、塑封型；螺栓

5、型、平板型、塑封型；晶閘管對(duì)于螺栓型封裝，通常螺栓是其陽(yáng)極，能與散晶閘管對(duì)于螺栓型封裝，通常螺栓是其陽(yáng)極，能與散熱器緊密聯(lián)接且安裝方便；平板型封裝的晶閘管可由熱器緊密聯(lián)接且安裝方便；平板型封裝的晶閘管可由兩個(gè)散熱器將其夾在中間。兩個(gè)散熱器將其夾在中間。圖圖1-2 1-2 晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào)a) a) 外形外形 b) b) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) c) c) 電氣圖形符號(hào)電氣圖形符號(hào)AAGGKKb)c)a)AGKKGAP1N1P2N2J1J2J3G G5晶閘管的管耗和散熱：晶閘管的管耗和散熱： 管耗流過(guò)器件的電流管耗流過(guò)器件的電流器件兩端的電壓器件兩端的電壓 管耗

6、將產(chǎn)生熱量，使管芯溫度升高。如果超管耗將產(chǎn)生熱量，使管芯溫度升高。如果超過(guò)允許值，將損壞器件，所以必須進(jìn)行散熱過(guò)允許值，將損壞器件，所以必須進(jìn)行散熱和冷卻。和冷卻。 冷卻方式：自然冷卻（散熱片）、風(fēng)冷（風(fēng)冷卻方式：自然冷卻（散熱片）、風(fēng)冷（風(fēng)扇）、水冷扇）、水冷6二、晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷條件二、晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷條件簡(jiǎn)單描述簡(jiǎn)單描述晶閘管晶閘管SCRSCR相當(dāng)于一個(gè)半可控的、相當(dāng)于一個(gè)半可控的、可開(kāi)不可關(guān)的單向開(kāi)關(guān)?？砷_(kāi)不可關(guān)的單向開(kāi)關(guān)。圖圖1-3 晶閘管的工作條件的試驗(yàn)電路晶閘管的工作條件的試驗(yàn)電路7解釋解釋當(dāng)當(dāng)SCR的陽(yáng)極和陰極電壓的陽(yáng)極和陰極電壓UAK0時(shí)，且時(shí)，且EGk0，SCR才能才能

7、導(dǎo)通導(dǎo)通。SCR一旦導(dǎo)通，門(mén)極一旦導(dǎo)通，門(mén)極G將失去控制作用將失去控制作用，即無(wú)論，即無(wú)論EG如何，均保持導(dǎo)通狀態(tài)。如何，均保持導(dǎo)通狀態(tài)。SCR導(dǎo)通后的管壓降為導(dǎo)通后的管壓降為1V左右，主電路中的電流左右，主電路中的電流I由由R和和RW以及以及EA的大小決定；的大小決定；當(dāng)當(dāng)UAK0 同時(shí)同時(shí) UGK0由導(dǎo)通由導(dǎo)通關(guān)斷的條件：關(guān)斷的條件：使流過(guò)使流過(guò)SCR的電流降低至維持電流以下。的電流降低至維持電流以下。 (一般通過(guò)減小一般通過(guò)減小EA,直至直至EA0來(lái)實(shí)現(xiàn)。）來(lái)實(shí)現(xiàn)。）8RNPNPNPAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a)b)圖圖1-4 1-4

8、晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理a) a) 雙晶體管模型雙晶體管模型 b) b) 工作原理工作原理三、晶閘管的工作原理分析三、晶閘管的工作原理分析具體描述具體描述如果如果IG(門(mén)極電流門(mén)極電流)注入注入V2基極，基極，V2導(dǎo)通，產(chǎn)生導(dǎo)通，產(chǎn)生IC2（ 2IG ）。它同時(shí)。它同時(shí)為為V1的基極電流，使的基極電流，使V1導(dǎo)通，且導(dǎo)通，且IC1= 1IC2,IC1加上加上IG進(jìn)一步加大進(jìn)一步加大V2的基極電流，的基極電流，從而形成強(qiáng)烈的正反饋，使從而形成強(qiáng)烈的正反饋，使V1V2很快進(jìn)入完全飽和狀態(tài)。此時(shí)很快進(jìn)入完全飽和狀態(tài)。此時(shí)SCR飽和導(dǎo)通，通飽和導(dǎo)通，通過(guò)過(guò)SCR

9、的電流由的電流由R確定為確定為EA/R。UAK之間的壓降相當(dāng)于一個(gè)之間的壓降相當(dāng)于一個(gè)PN結(jié)加一個(gè)三極管的結(jié)加一個(gè)三極管的飽和壓降約為飽和壓降約為1V。此時(shí)，將。此時(shí)，將I IG G調(diào)整為調(diào)整為0，即，即UGK0 0 產(chǎn)生產(chǎn)生I IGG V2 V2通通產(chǎn)生產(chǎn)生I IC2C2 V1 V1通通 I IC1C1 I IC2C2 出現(xiàn)強(qiáng)烈的正反饋，出現(xiàn)強(qiáng)烈的正反饋，GG極失去控制作用，極失去控制作用，V1V1和和V2V2完全飽和，完全飽和，SCRSCR飽和導(dǎo)通。飽和導(dǎo)通。9晶閘管的陽(yáng)極與陰晶閘管的陽(yáng)極與陰極間的電壓和陽(yáng)極極間的電壓和陽(yáng)極電流之間的關(guān)系，電流之間的關(guān)系，稱為稱為陽(yáng)極伏安特性陽(yáng)極伏安特性。

10、（見(jiàn)圖（見(jiàn)圖1-51-5）四、晶閘管的陽(yáng)極伏安特性四、晶閘管的陽(yáng)極伏安特性IG =0=0圖圖1-5 晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性IG2IG1IGUAIAIG1IG2正向正向?qū)▽?dǎo)通UBO正向特性正向特性反向特性反向特性雪崩雪崩擊穿擊穿101) 正向特性正向特性 IG=0時(shí)，器件兩端施加正向電壓，正向阻時(shí)，器件兩端施加正向電壓，正向阻斷狀態(tài)，只有很小的正向漏電流流過(guò)，正向斷狀態(tài)，只有很小的正向漏電流流過(guò)，正向電壓超過(guò)臨界極限即電壓超過(guò)臨界極限即正向轉(zhuǎn)折電壓正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo，則漏，則漏電流急劇增大，器件開(kāi)通。電流急劇增大，器件開(kāi)通。隨著門(mén)極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降隨著門(mén)極電流幅值的增大

11、，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。低。導(dǎo)通后的晶閘管特性和二極管的正向特性相導(dǎo)通后的晶閘管特性和二極管的正向特性相仿。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。導(dǎo)通期間，如果門(mén)極電流為零，并且陽(yáng)極電導(dǎo)通期間，如果門(mén)極電流為零，并且陽(yáng)極電流降至接近于零的某一數(shù)值流降至接近于零的某一數(shù)值IH以下，則晶閘以下，則晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài)。管又回到正向阻斷狀態(tài)。IH稱為維持電流。稱為維持電流。正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM圖圖1-5 晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性IG2IG1IG四、晶閘管的陽(yáng)極伏安特性四、晶閘管的陽(yáng)

12、極伏安特性112) 2) 反向特性反向特性晶閘管上施加反向電壓時(shí)，伏安特性晶閘管上施加反向電壓時(shí)，伏安特性類似二極管的反向特性。類似二極管的反向特性。晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時(shí)，只有極晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時(shí)，只有極小的反相漏電流流過(guò)。小的反相漏電流流過(guò)。當(dāng)反向電壓超過(guò)一定限度，到反向擊當(dāng)反向電壓超過(guò)一定限度，到反向擊穿電壓后，外電路如無(wú)限制措施，則穿電壓后，外電路如無(wú)限制措施，則反向漏電流急劇增加，導(dǎo)致晶閘管發(fā)反向漏電流急劇增加，導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。熱損壞。四、晶閘管的陽(yáng)極伏安特性四、晶閘管的陽(yáng)極伏安特性正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IAIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMUR

13、RMURSM圖圖1-5 晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性IG2IG1IG121. 1. 額定電壓（額定電壓（U UTnTn）1)1) 正向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓正向斷態(tài)重復(fù)峰值電壓U UDRMDRM在門(mén)極斷路而在門(mén)極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的正向峰結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的正向峰值電壓。值電壓。2)2) 反向阻斷重復(fù)峰值電壓反向阻斷重復(fù)峰值電壓U URRMRRM 在門(mén)極斷路而在門(mén)極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的反向峰結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。值電壓。3)3) 通態(tài)（峰值）電壓通態(tài)（峰值）電壓U UTMTM晶閘管通以某一規(guī)晶閘管通以某一規(guī)定

14、倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時(shí)的瞬態(tài)峰值電壓定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時(shí)的瞬態(tài)峰值電壓。五、晶閘管的主要參數(shù)五、晶閘管的主要參數(shù)13通常取通常取晶閘管的晶閘管的U UDRMDRM和和U URRMRRM中較小的標(biāo)值作為該器中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓件的額定電壓。選用時(shí)，額定電壓要留有一定裕。選用時(shí)，額定電壓要留有一定裕量量, ,一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓值電壓2 23 3倍：倍：U UTnTn（）（）U UTMTM ( (在交流市電中在交流市電中U UTMTM311V)311V)一般來(lái)說(shuō)，一般來(lái)說(shuō)，SCRSCR的額定電壓等級(jí)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為：的

15、額定電壓等級(jí)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為：100V100V1000V1000V，每，每100V100V一個(gè)等級(jí)；一個(gè)等級(jí)；1000V1000V3000V3000V，每每200V200V一個(gè)等級(jí)。一個(gè)等級(jí)。14舉例：舉例： 一一晶閘管用于相電壓晶閘管用于相電壓一一晶閘管用于相晶閘管用于相電壓為電壓為220V 的單相電路中時(shí)，器件的的單相電路中時(shí)，器件的電壓等級(jí)選擇如下：電壓等級(jí)選擇如下： 933.2V7 .6202322VUUnT）（考慮到既能滿足耐壓要求，又較經(jīng)濟(jì)取系列值：考慮到既能滿足耐壓要求，又較經(jīng)濟(jì)取系列值：VUnT700152. 2. 額定電流（通態(tài)平均電流）額定電流（通態(tài)平均電流）I IT(AV)T(

16、AV)定義：在環(huán)境溫度為定義：在環(huán)境溫度為+140度和規(guī)定的散熱度和規(guī)定的散熱條件下，晶閘管在電阻性負(fù)載時(shí)的單相、條件下，晶閘管在電阻性負(fù)載時(shí)的單相、工頻（工頻（50Hz）、正弦半波（導(dǎo)通角不小于）、正弦半波（導(dǎo)通角不小于170度）的電路中，結(jié)溫穩(wěn)定在額定值度）的電路中，結(jié)溫穩(wěn)定在額定值125度時(shí)所允許的通態(tài)平均電流。度時(shí)所允許的通態(tài)平均電流。n注意：由于晶閘管較多用于可控整流電路，注意：由于晶閘管較多用于可控整流電路，而整流電路往往按直流平均值來(lái)計(jì)算，它而整流電路往往按直流平均值來(lái)計(jì)算，它是以電流的平均值而非有效值作為它的電是以電流的平均值而非有效值作為它的電流定額。流定額。16閘管的通態(tài)平

17、均電流閘管的通態(tài)平均電流IT(A V)和正弦電流最大值和正弦電流最大值Im之間的關(guān)系表示為：之間的關(guān)系表示為： 正弦半波電流的有效值為：正弦半波電流的有效值為： 平均電流平均電流IT(A V)與有效值關(guān)系為：與有效值關(guān)系為： m0mT(AV)1)(sin21IttdIIm02mT21)()sin(21ItdtII57. 1)T(AVTII17n流過(guò)晶閘管的電流波形不同時(shí)，其電流有效值流過(guò)晶閘管的電流波形不同時(shí)，其電流有效值也不同，以上比值也不同。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根也不同，以上比值也不同。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)電流有效值相同的原則進(jìn)行換算，并且在選據(jù)電流有效值相同的原則進(jìn)行換算，并且在選用晶閘管時(shí)，電

18、流電流參數(shù)還應(yīng)取用晶閘管時(shí)，電流電流參數(shù)還應(yīng)取(1.52)倍的安全裕量，即倍的安全裕量，即57. 1)25 . 1 ()(TAVTII式中式中IT是流過(guò)晶閘管中可能出現(xiàn)的最大電流有效值是流過(guò)晶閘管中可能出現(xiàn)的最大電流有效值18 有一晶閘管的電流額定值有一晶閘管的電流額定值I（TAV）=100A，用于電路中流過(guò)的，用于電路中流過(guò)的電流波形如圖所示，允許流過(guò)的電流峰值電流波形如圖所示，允許流過(guò)的電流峰值IM=？分析：分析： I（TAV）=100A的晶閘管的晶閘管對(duì)應(yīng)的電流有效值為：對(duì)應(yīng)的電流有效值為： IT=1.57 I（TAV） 157A ；波形對(duì)應(yīng)的電流有效值：波形對(duì)應(yīng)的電流有效值： 考慮考慮

19、2倍的安全雨量后得：倍的安全雨量后得： 舉例：舉例：MMItdII6121310AIM3 .192157621191 1）通態(tài)平均電壓通態(tài)平均電壓U UT(AV)T(AV)：當(dāng)晶閘管中流過(guò)額定電流并達(dá)當(dāng)晶閘管中流過(guò)額定電流并達(dá)到穩(wěn)定的額定結(jié)溫時(shí)，陽(yáng)極與陰極之間電壓降的平均到穩(wěn)定的額定結(jié)溫時(shí)，陽(yáng)極與陰極之間電壓降的平均值，稱為通態(tài)平均電壓。通態(tài)平均電壓值，稱為通態(tài)平均電壓。通態(tài)平均電壓U UT(AV)T(AV)分為分為A A，對(duì)應(yīng)為，對(duì)應(yīng)為0.4V0.4V1.2V1.2V共九個(gè)組別。共九個(gè)組別。 2)2) 維持電流維持電流 I IH H ：使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流：使晶閘管維持導(dǎo)通所必需

20、的最小電流一般為幾十到幾百毫安，與結(jié)溫有關(guān)，結(jié)溫越高，一般為幾十到幾百毫安，與結(jié)溫有關(guān)，結(jié)溫越高，則則I IH H越小越小3)3) 擎住電流擎住電流 I IL L：晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)：晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號(hào)后，信號(hào)后， 能維持導(dǎo)通所需的最小電流。能維持導(dǎo)通所需的最小電流。 對(duì)同一晶閘管來(lái)說(shuō)，通常對(duì)同一晶閘管來(lái)說(shuō)，通常I IL L約為約為I IH H的的2 24 4倍。倍。3. 3. 其他參數(shù)其他參數(shù)204)4)斷態(tài)電壓臨界上升率斷態(tài)電壓臨界上升率d du ud dt t ：在額定結(jié)溫和門(mén)極在額定結(jié)溫和門(mén)極開(kāi)路情況下，不使元件從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的最大開(kāi)路情況下，不使元件

21、從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的最大陽(yáng)極電壓上升率稱為斷態(tài)電壓臨界上升率。陽(yáng)極電壓上升率稱為斷態(tài)電壓臨界上升率。5 5）通態(tài)電流臨界上升率通態(tài)電流臨界上升率d di id dt t ：在規(guī)定條件下，在規(guī)定條件下，晶閘管在門(mén)極觸發(fā)開(kāi)通時(shí)所能承受不導(dǎo)致?lián)p壞的晶閘管在門(mén)極觸發(fā)開(kāi)通時(shí)所能承受不導(dǎo)致?lián)p壞的通態(tài)電流最大上升率稱為通態(tài)電流臨界上升率。通態(tài)電流最大上升率稱為通態(tài)電流臨界上升率。 21六、晶閘管門(mén)極伏安特性及主要參數(shù)1 1、門(mén)極伏安特性、門(mén)極伏安特性 指門(mén)極電壓與電流的關(guān)系指門(mén)極電壓與電流的關(guān)系，晶閘管的門(mén)極和陰極之間只晶閘管的門(mén)極和陰極之間只有一個(gè)有一個(gè)PNPN結(jié)，結(jié)， 所以電壓與所以電壓與電流的關(guān)系和普通

22、二極管的電流的關(guān)系和普通二極管的伏安特性相似。門(mén)極伏安特伏安特性相似。門(mén)極伏安特性曲線可通過(guò)實(shí)驗(yàn)畫(huà)出，如性曲線可通過(guò)實(shí)驗(yàn)畫(huà)出，如圖圖1-61-6所示。所示。22 2 2、門(mén)極幾個(gè)主要參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)、門(mén)極幾個(gè)主要參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn) 1 1）門(mén)極不觸發(fā)電壓門(mén)極不觸發(fā)電壓U UGDGD和門(mén)極不觸發(fā)電流和門(mén)極不觸發(fā)電流I IGD GD ： 不能使晶閘管從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)的最大門(mén)極電壓稱不能使晶閘管從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)的最大門(mén)極電壓稱為門(mén)極不觸發(fā)電壓為門(mén)極不觸發(fā)電壓U UGDGD，相應(yīng)的最大電流稱為門(mén)極，相應(yīng)的最大電流稱為門(mén)極不觸發(fā)電流不觸發(fā)電流I IGDGD。 ）門(mén)極觸發(fā)電壓）門(mén)極觸發(fā)電壓U UGTGT和門(mén)極觸發(fā)電流和門(mén)極

23、觸發(fā)電流I IGTGT 在室溫下，對(duì)晶閘管加上在室溫下，對(duì)晶閘管加上V V正向陽(yáng)極電壓時(shí)，正向陽(yáng)極電壓時(shí)，使元件由斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)所必須的最小門(mén)極電流稱使元件由斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)所必須的最小門(mén)極電流稱為門(mén)極觸發(fā)電流為門(mén)極觸發(fā)電流I IGTGT，相應(yīng)的門(mén)極電壓稱為門(mén)極觸，相應(yīng)的門(mén)極電壓稱為門(mén)極觸發(fā)電壓發(fā)電壓U UGTGT。 ）門(mén)極正向峰值電壓門(mén)極正向峰值電壓U UGMGM、門(mén)極正向峰值電流、門(mén)極正向峰值電流I IGMGM和門(mén)極峰值功率和門(mén)極峰值功率P PGMGM 23 一、雙向晶閘管一、雙向晶閘管 1.1.雙向晶閘管的外形與結(jié)構(gòu)雙向晶閘管的外形與結(jié)構(gòu) 雙向晶閘管的外形與普通晶閘管類似，有塑封式、雙向晶閘管

24、的外形與普通晶閘管類似，有塑封式、螺栓式和平板式。但其內(nèi)部是一種螺栓式和平板式。但其內(nèi)部是一種NPNPNNPNPN五層結(jié)構(gòu)五層結(jié)構(gòu)引出三個(gè)端線的器件。如圖引出三個(gè)端線的器件。如圖1-71-7所示。所示。 第三節(jié) 雙向晶閘管及其他派生晶閘管圖圖1-7 1-7 雙向晶閘管雙向晶閘管 242.2.雙向晶閘管的特性與參數(shù)雙向晶閘管的特性與參數(shù)雙向晶閘管具有正反向?qū)ΨQ的伏安特性曲線。正雙向晶閘管具有正反向?qū)ΨQ的伏安特性曲線。正向部分位于第向部分位于第I I象限，反向部分位于第象限，反向部分位于第IIIIII象限。象限。如如圖圖1-71-7（d d）所示。所示。雙向晶閘管均方根值電流與普通晶閘管平均值電雙

25、向晶閘管均方根值電流與普通晶閘管平均值電流之間的換算關(guān)系式為流之間的換算關(guān)系式為 )()()(45. 02RMSTRMSTAVTIII25 3. 3. 雙向晶閘管的觸發(fā)方式雙向晶閘管的觸發(fā)方式雙向晶閘管正反兩個(gè)方向都能導(dǎo)通，門(mén)極加正負(fù)電壓都能觸雙向晶閘管正反兩個(gè)方向都能導(dǎo)通，門(mén)極加正負(fù)電壓都能觸發(fā)。主電壓與觸發(fā)電壓相互配合，可以得到四種觸發(fā)方式：發(fā)。主電壓與觸發(fā)電壓相互配合，可以得到四種觸發(fā)方式：+ + 觸發(fā)方式觸發(fā)方式：主極主極T T1 1為正，為正，T T2 2為負(fù)；門(mén)極電壓為負(fù)；門(mén)極電壓G G為正，為正，T T2 2為為負(fù)。特性曲線在第負(fù)。特性曲線在第象限。象限。- - 觸發(fā)方式觸發(fā)方式

26、：主極主極T T1 1為正，為正，T T2 2為負(fù)；門(mén)極電壓為負(fù)；門(mén)極電壓G G為負(fù)，為負(fù)，T T2 2為為正。特性曲線在第正。特性曲線在第象限。象限。+ + 觸發(fā)方式觸發(fā)方式：主主極極T T1 1為負(fù)，為負(fù)，T T2 2為正；門(mén)極電壓為正；門(mén)極電壓G G為正，為正，T T2 2為為負(fù)。特性曲線在第負(fù)。特性曲線在第象限。象限。- - 觸發(fā)方式觸發(fā)方式：主極主極T T1 1為負(fù)，為負(fù)，T T2 2為正；門(mén)極電壓為正；門(mén)極電壓G G為負(fù)，為負(fù)，T T2 2為為正。特性曲線在第正。特性曲線在第象限。象限。由于雙向晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原因，四種觸發(fā)方式中觸發(fā)靈敏由于雙向晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原因，四種觸發(fā)方式中

27、觸發(fā)靈敏度不相同，以度不相同，以+ + 觸發(fā)方式靈敏度最低，使用時(shí)要盡量避開(kāi)，觸發(fā)方式靈敏度最低，使用時(shí)要盡量避開(kāi)，常采用的觸發(fā)方式為常采用的觸發(fā)方式為+ + 和和- - 。 264. 4. 雙向晶閘管的門(mén)極控制雙向晶閘管的門(mén)極控制雙向晶閘管的控制方式常用的有兩種，雙向晶閘管的控制方式常用的有兩種，第一種第一種為移相觸發(fā)為移相觸發(fā)，與普通晶閘管一樣，是通過(guò)控制，與普通晶閘管一樣，是通過(guò)控制觸發(fā)脈沖的相位來(lái)達(dá)到調(diào)壓的目的。觸發(fā)脈沖的相位來(lái)達(dá)到調(diào)壓的目的。第二種是第二種是過(guò)零觸發(fā)過(guò)零觸發(fā)，適用于調(diào)功電路及無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)電路。，適用于調(diào)功電路及無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)電路。本相電壓強(qiáng)觸發(fā)電路本相電壓強(qiáng)觸發(fā)電路 這種觸

28、發(fā)方式電路簡(jiǎn)單、工作這種觸發(fā)方式電路簡(jiǎn)單、工作可靠，主要用于雙向晶閘管組可靠，主要用于雙向晶閘管組成的交流開(kāi)關(guān)電路。成的交流開(kāi)關(guān)電路。 27包括所有專為快速應(yīng)用而設(shè)計(jì)的晶閘管，有快速晶閘包括所有專為快速應(yīng)用而設(shè)計(jì)的晶閘管，有快速晶閘管和高頻晶閘管（管和高頻晶閘管（10kHz10kHz以上）；以上）；管芯結(jié)構(gòu)和制造工藝進(jìn)行了改進(jìn)，開(kāi)關(guān)時(shí)間以及管芯結(jié)構(gòu)和制造工藝進(jìn)行了改進(jìn)，開(kāi)關(guān)時(shí)間以及du/dtdu/dt和和di/dtdi/dt耐量都有明顯改善；耐量都有明顯改善；普通晶閘管關(guān)斷時(shí)間數(shù)百微秒，快速晶閘管數(shù)十微秒，普通晶閘管關(guān)斷時(shí)間數(shù)百微秒，快速晶閘管數(shù)十微秒，高頻晶閘管高頻晶閘管1010 s s左右；左右；高頻晶閘管的不足在于其電壓和電流定額都不易做高；高頻晶閘管的不足在于其電壓和電流定額都不易做高；由于工作頻率較高，選擇通態(tài)平均電流時(shí)不能忽略其由于工作頻率較高，選擇通態(tài)平均電流時(shí)不能忽略其開(kāi)關(guān)損耗的發(fā)熱效應(yīng)；開(kāi)關(guān)損耗的發(fā)熱效應(yīng)；FSTFST由于允許長(zhǎng)期通過(guò)的電流有限，所以其不宜在低由于允許長(zhǎng)期通過(guò)的電流有限，所以其不宜在低頻下