電力電子元器件的學(xué)習(xí)與應(yīng)用

1、 第1章 緒論 電力電子技術(shù)已成為一門新興的高新技術(shù)學(xué)科，是一門利用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換的學(xué)科。在以后電力電子元器件充當(dāng)了很重要的角色，所以說(shuō)學(xué)習(xí)電力電子元器件很有必要。1.1電力電子元器件的概念和特征 在電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)中，直接承擔(dān)電能的變換或控制任務(wù)的電路被稱為主電路（Main power Circuit）。電力電子器件（Power Electronic Device）是指可直接用于處理電能的主電路中，實(shí)現(xiàn)電能的變換或控制的電子器件。 由于電力電子器件直接用于處理電能的主電路，因而同處理信息的電子器件相比，它一般具有如下特征： 1.處理電功率的能力大 電力電子元器件處理電功率

2、的能力，一般遠(yuǎn)大于處理信息的電子器件。電力電子元器件能夠承受高電壓和大電流，所以，電壓和電流是電力電子元器件的兩個(gè)最重要參數(shù)。 2.工作在開關(guān)狀態(tài) 電力電子元器件處理的電功率較大，所以為減少損耗，提高效率，電力電子元器件在工作時(shí)處于開關(guān)狀態(tài)。導(dǎo)通時(shí)阻抗很小，接近于短路，兩端的壓降接近于零，而電流由外電路決定；阻斷時(shí)阻抗很大，接近于斷路，電流幾乎為零，而管子兩端的電壓由外電路決定。 3.需要由信息電子電路來(lái)控制 由于電力電子元器件處理的電功率較大，因此不能直接用普通的電子電路信號(hào)來(lái)控制電力電子元器件的導(dǎo)通或關(guān)斷，而是需要一個(gè)中間環(huán)節(jié)對(duì)普通的電子電路信號(hào)進(jìn)行放大處理，從而實(shí)現(xiàn)弱電對(duì)強(qiáng)電的控制，這就

3、是所謂的電力電子元器件驅(qū)動(dòng)電路。 4.需要安裝散熱器 電力電子器件雖然工作在開關(guān)狀態(tài)，但其在導(dǎo)通或阻斷狀態(tài)下，并不是處于理想的短路或開路。加在電力電子元器件上的電壓和流過它的電流較大，所以，導(dǎo)通時(shí)器件上有一定的通態(tài)壓降，形成通態(tài)損耗；阻斷時(shí)器件上有微小的斷態(tài)漏電流流過，形成斷態(tài)損耗。開通損耗和關(guān)斷損耗，統(tǒng)稱為開關(guān)損耗。為了使電力電子器件不至于因損耗導(dǎo)致器件溫度過高而損壞，不僅器件在封裝時(shí)要安裝散熱器，而且還要考慮器件在工作時(shí)散熱器的安裝問題。1.2電力電子元器件分類1按器件被控程度分類 （1）不可控器件 這類器件一般為兩端器件，一端是陽(yáng)極，另一端是陰極。具有單向?qū)щ娦浴?其開關(guān)操作取絕于其在主

4、電路中施加在陽(yáng)、陰極間的電壓和流過它的電流，正向電壓使其導(dǎo)通，負(fù)向使其關(guān)斷，流過它的電流是單向的。不可控器件不能用控制信號(hào)來(lái)控制通斷，因此也不需要驅(qū)動(dòng)電路。這類器件就是功率二極管（Power Diode),也稱為電力二極管。 （2）半控型器件 這類器件是端器件，除陽(yáng)極和陰極外，還增加了一個(gè)控制門極。半控型器件也具有單向?qū)щ娦?，但開通不僅需要在其陽(yáng)、陰極間施加正向電壓，而且還必須在門極和陰極間施加正向控制電壓。門極和陰極間的控制電壓不僅控制其開通個(gè)不能控制其關(guān)斷，器件的關(guān)斷是由其在主電路中承受的電壓和電流決定的。這類通過控制信號(hào)可以控制其導(dǎo)通而不能控制其關(guān)斷的器件稱為半控型器件。半控型器件是指晶

5、閘管（Thyristor）及其大部分派生器件。 （3）全控型器件 這類器件也是帶有控端的端器件，其控制端不僅可控制其開通，還能控制其關(guān)斷。這類通過控制信號(hào)既要控制其導(dǎo)通又要控制其關(guān)斷的器件你為全控型器件，又稱為自關(guān)斷器件。這類器件很多，包括門極關(guān)斷晶閘管（GTO）、功率晶體管（GTR）、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）、絕緣柵晶體管（IGBT）。目前常用的是功率MOSFET和IGBT。2.按控制信號(hào)的性質(zhì)分類（1）電流驅(qū)動(dòng)型器件-通過從控制注入或者抽出電流來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷的控制。例如晶閘管、GTO、GTR； （2）電壓驅(qū)動(dòng)型器件-僅通過在控制端和公共端之間施加一定的電壓信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通或者關(guān)斷

6、的控制。例如IGBT、MOSFET；3. 按驅(qū)動(dòng)電路加在電力電子器件控制端和公共端之間的有效信號(hào)波形分類 （1）脈沖觸發(fā)型-不需要持續(xù)施加控制端信號(hào)維持開通或關(guān)斷（如：晶閘管） （2）電平控制型-需要持續(xù)施加控制端信號(hào)開通或關(guān)斷（如：MOSFET、IGBT)4.按參與導(dǎo)電的情況分類 接照器件內(nèi)部電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的情況，電力電子元器件可分為三類：由一種載流子參與導(dǎo)電的器件稱為單極型器件；由電子和空穴兩種載流子參與導(dǎo)電的器件稱為雙極型器件；由單極型器件和雙極型器件集成混合而成的器件稱為復(fù)合型器件。 單極型器件-電力二極管、晶閘管、GTR、GTO；雙極型器件有-IGBT、MOSFET,

7、復(fù)合型器件-MCT(MOS控制晶閘管)。1.3電力電子元器件的發(fā)展歷程l1876年 發(fā)明硒整流器。 1896年 發(fā)明單相橋式整流電路。 1897年 發(fā)明三相橋式整流電路。 1904年 發(fā)明了電子管。 1904年 發(fā)明金屬封裝水銀整流器。 1925年 提出逆變器原理。 1926年 發(fā)明閘流管。 1947年 半導(dǎo)體硅二極管誕生。 1948年 發(fā)明了硅晶體管。 1953年 發(fā)明了100A鍺功率二極管。 1955年 美國(guó)通用電氣公司發(fā)明了第一個(gè)大功率5A硅整流二極管。 1957年 美國(guó)通用電氣公司發(fā)明第一個(gè)半導(dǎo)體晶閘管。 1958年 半導(dǎo)體晶閘管商業(yè)化。 1961年 發(fā)明小功率門極關(guān)斷（GTO)晶閘管

8、。 1967年 發(fā)明了用于高壓直流輸電系統(tǒng)的晶閘管。 1970年 發(fā)明500V/20A硅雙極型晶體管（BJT)。 1975年 發(fā)明了300V/400A巨型晶體管(GTR)。 1978年 發(fā)明了100V/25A功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET)。 1980年 矩陣變換器的發(fā)明；4kV/1.5kA光觸發(fā)晶閘管的發(fā)明。 1981年 2500V/1000A GTO晶閘管的發(fā)明。 1982年 在美國(guó)發(fā)明了IGBT,與1984年商業(yè)化。 1983年 諧振式DC-DC變換器的發(fā)明。 1989年 85MW變速泵儲(chǔ)能系統(tǒng)的完成； 準(zhǔn)諧振變換器的發(fā)明。 1991年 80Mvar靜止無(wú)功功率補(bǔ)償器(SVC)的發(fā)明。

9、1992年 6kV/2.5kA，300MW直流輸電成功。 1993年 模糊邏輯神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在電力電子學(xué)及電力傳動(dòng)上應(yīng)用。 38MVA GTO牽引逆變器的發(fā)明； 400MW 變速泵儲(chǔ)能系統(tǒng)的完成。 1995年 3電平GTO/IGBT逆變器在球磨機(jī)傳動(dòng)中的應(yīng)用（15/1.5MV 100Mvar(1var=1W)靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置（TVA)應(yīng)用。 1996年 IGCT問世。 1997年 IEGT問世。 1998年 5MW 3電平直接轉(zhuǎn)矩控制變換器實(shí)現(xiàn)； 300MW GTO高壓輸電變換系統(tǒng)的完成。 1999年 6.5kV/600AIGBT模塊在3000V直流輸電系統(tǒng)成功替代GTO 2000年 IGCT45

10、MVA動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償器(DVR)應(yīng)用成功。 2003年 碳化硅（SICGT)高壓模塊研究成功。 1.4 電力電子元器件發(fā)展趨勢(shì)和創(chuàng)新 隨著電力電子器件的迅速發(fā)展，電力電子技術(shù)也迅速發(fā)展成為一門獨(dú)立的技術(shù)和學(xué)科。其應(yīng)用已滲透到經(jīng)濟(jì)、國(guó)防、科技和社會(huì)生活的各個(gè)方面，并已成為電氣工程技術(shù)領(lǐng)域最為活躍、最為關(guān)鍵的技術(shù)之一。大容量化、高效化、小型化、模塊化、智能化和低成本化，是電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 目前世界上許多大公司已開發(fā)出IPM智能化功率模塊，如日本三菱、東芝及美國(guó)的國(guó)際整流器公司已有成熟的產(chǎn)品推出。日本新電元公司的IPM智能化功率模塊的主要特點(diǎn)是：1.它內(nèi)部集成了功率芯片，檢測(cè)電路及驅(qū)動(dòng)電路，使

11、主電路的結(jié)構(gòu)為最簡(jiǎn)。 2.其功率芯片采用的是開關(guān)速度高，驅(qū)動(dòng)電流小的IGBT，且自帶電流傳感器，可以高效地檢測(cè)出過電流和短路電流，給功率芯片以安全的保護(hù)。3.在內(nèi)部配線上將電源電路和驅(qū)動(dòng)電路的配線長(zhǎng)度控制到最短，從而很好地解決了浪涌電壓及噪聲影響誤動(dòng)作等問題。4.自帶可靠的安全保護(hù)措施，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)能及時(shí)關(guān)斷功率器件并發(fā)出故障信號(hào)，對(duì)芯片實(shí)施雙重保護(hù)，以保證其運(yùn)行的可靠性。展望未來(lái)，隨著具有高可靠性的集成電力電子模塊（Integrated Power Electronic Modules,IPEM)技術(shù)及具有導(dǎo)通損耗小、耐壓高、高結(jié)溫等特點(diǎn)的新一代寬禁帶器件（Silicon)的應(yīng)用，電力電子技

12、術(shù)將會(huì)發(fā)生新一輪革命性變化，從而帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)其裝備技術(shù)水平的飛速發(fā)展。 第2章 不可控器件 電力二極管 （Power Diode) 自20世紀(jì)50年代初期就獲得應(yīng)用，當(dāng)時(shí)也被稱為半導(dǎo)體整流器（Semiconductor SR),并已開始逐步取代汞孤整流器。雖然是不可控器件，但其結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，工作可靠，所以直到現(xiàn)在電力極管仍然應(yīng)用于許多電氣設(shè)備當(dāng)中。2.1 電力二極管的結(jié)構(gòu)和工作原理1電力二極管的結(jié)構(gòu) 電力二極管的基本結(jié)構(gòu)和原理與信息電子電路中的二極管是一樣的，都是由N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體結(jié)和構(gòu)成PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦浴?圖2-1 PN結(jié)的形成 當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓（正向偏置），即外加電壓的正

13、端接P區(qū)、負(fù)端接N區(qū)時(shí)，外加電場(chǎng)與PN結(jié)自建電場(chǎng)方向相反，使得多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)大于少了的漂移運(yùn)動(dòng)，形成擴(kuò)散電流，在內(nèi)部造成空間電荷區(qū)變窄，而在外電路上則形成自P區(qū)流入而從N區(qū)流出的電流，稱為正向電流IF。當(dāng)外加電壓升高時(shí)，自建電場(chǎng)將進(jìn)一步被削弱，擴(kuò)散電流進(jìn)一步增加。這就是PN結(jié)的正向?qū)顟B(tài)。 當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓時(shí)（反向偏置），外加電場(chǎng)與PN結(jié)自 建電場(chǎng)方向相同，使得少子的漂移運(yùn)動(dòng)大于多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，形成漂移電流，在內(nèi)部造成空間電荷區(qū)變寬，而在外電路上則形成自N區(qū)流入而從P區(qū)流出的電流，被稱為反向電流IR。但是少子的濃度很小，在溫度一定時(shí)漂移電流的數(shù)值趨于恒定，被稱為反向飽和電流IS，一般僅為

14、微安數(shù)量級(jí)，因此反向偏置的PN結(jié)表現(xiàn)為高阻態(tài)，幾乎沒有電流流過，被稱為反向截止?fàn)顟B(tài)。 2.2電力二極管的符號(hào)和認(rèn)識(shí)圖2.1為電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)。 圖圖2.1電力二極管的外形、結(jié)構(gòu)、電氣符號(hào)和實(shí)體圖 如上圖所示，有螺栓型、平板型和模塊型三種結(jié)構(gòu)。2.3電力二極管的基本特性2.3.1靜態(tài)特性 電力二極管的靜態(tài)特性主要是指其伏安特性，如圖2.6所示。當(dāng)電力極管承受的正向電壓大到一定值（門檻電壓），正向電流才開始明顯增加，處于穩(wěn)定導(dǎo)通狀態(tài)。與正向電流對(duì)應(yīng)的電力極管兩端的電壓即為其正向電壓降。當(dāng)電力二極管承受反向電壓時(shí)，只有少子引起的么微小而數(shù)值恒定的反向漏電流。 圖2.2 電力二極管的伏

15、安特性 2.3.2 動(dòng)態(tài)特性 因結(jié)電容的存在，電力二極管在零偏置、正向偏置和反向偏置三個(gè)狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換時(shí)，心然經(jīng)過一個(gè)過渡過程，這個(gè)過程中的伏安特性是隨時(shí)間變化的。此種隨時(shí)間變化的特性，稱為電力二極管的動(dòng)態(tài)特性。 b) 圖2. 3電力二極管的動(dòng)態(tài)特性 a)正向偏置轉(zhuǎn)換為反向偏置 b)零偏置轉(zhuǎn)換為正向偏置電力二極管的關(guān)斷特性如圖2.3a)所示。當(dāng)原來(lái)處于正向?qū)ǖ墓β识O管外加壓在加電壓時(shí)刻突然從正向變?yōu)榉聪驎r(shí)，正向電流開始下降，到時(shí)刻二極管電流降為零，此時(shí)PN結(jié)兩側(cè)存有大量的少子，器件并沒有恢復(fù)反向阻斷能力，直到時(shí)PN結(jié)內(nèi)儲(chǔ)存的少子被抽盡時(shí)，反向電流達(dá)到最大值。在時(shí)刻后二極管開始恢復(fù)反向阻斷，反

16、向恢復(fù)電流迅速減小。外電路中電感產(chǎn)生的高感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使器件承受很高的反向電壓。當(dāng)電流降到基本為零的時(shí)刻（反向電流降為10），二極管兩端的反向電壓才降到外加反向電壓UR，功率二極管完全恢復(fù)反向阻斷能力。反向恢復(fù)時(shí)間，是關(guān)管的重要參數(shù)。圖2.3b)給出了電力二極管由零偏置轉(zhuǎn)為正向偏置時(shí)的波形。由此波形圖可知，在這一動(dòng)態(tài)過程中，電力二極管的正向壓降也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)過沖，然后逐漸趨于穩(wěn)態(tài)壓降值。這一動(dòng)態(tài)過程的時(shí)間，稱為正向恢復(fù)時(shí)間。通常反向恢復(fù)時(shí)間比正向恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)。2.4電力二極管的主要參數(shù) (1)正向平均電流。（額定電流）是指在規(guī)定的管殼溫度和散熱件下允許通過的最大工頻正弦半波電流的平均值，元件標(biāo)稱的額定

17、電流就是這個(gè)電流。 當(dāng)正向半波電流幅值為時(shí)，則正向平均電流為 (1-1) 實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)熱多以有效值來(lái)衡量，而幅值為的正弦半波電流對(duì)應(yīng)的有效值為 （1-2) 本著有效值相等的原則，當(dāng)一只元器件的額定電流為時(shí)，其允許通過的有效值為。 實(shí)際應(yīng)用中，功率二極管所流過的最大有效電流，則其額定電流一般 選擇為 （1-3) 式（1-3）中的系數(shù)是安全系數(shù)。在選擇電力二極管時(shí)，應(yīng)按元件允許通過的電流有效值來(lái)選取。 （2）正向壓降。是指在規(guī)定溫度下，流過某一穩(wěn)定正向電流時(shí)所想正向壓降。元件發(fā)熱和損耗與有關(guān)，一般應(yīng)選取管壓降小的元件，以降低損耗。 （3）反向重復(fù)峰值電壓。是指電力二極管在指定溫度下，所能重復(fù)施加

18、的反向最高峰值電壓，通常是反向擊穿電壓的2/3。使用時(shí)，一般按照2倍的來(lái)選擇二極管。 （4）最高工作結(jié)溫。最高工作結(jié)溫是指在PN結(jié)不致?lián)p壞的前提下所能承受的最高平均溫度，用表示。通常在之間。 （5）反向恢復(fù)時(shí)間。反向恢復(fù)時(shí)間是指電力二極管從施加反向偏置電流到恢復(fù)反向阻斷能力為止的時(shí)間。 （6）涌浪電流。指電力二極管所能承受的最大的連續(xù)一個(gè)或幾個(gè)工頻周期的過電流。 表1.1 部分功率二極管主要性能參數(shù) 型號(hào)額定正向平均電流反向重復(fù)峰值電壓 反向電壓 正向平均電壓反向恢復(fù)時(shí)間 備注140 0.4110s 320001004000 140 0.41100ns 1 400 1

19、.235ns 3 200 0.98100ns 5.5 800 1.740ns 10 400 1.145ns 25 300 1.2560ns 90 400 1.25140ns模塊結(jié)構(gòu) 180 600 1.5140ns模塊結(jié)構(gòu) 75 400 1.3100ns模塊結(jié)構(gòu) 280 600 1.6140ns模塊結(jié)構(gòu)快恢復(fù)功率二極管 50 600 50A 1.4400ns超快恢復(fù)功率 二極管 50 200 25mA 1.1300V,所以不合理。 C:合理 =150V1=150A,=1.57100=157A ,滿足要求。 =300V,=150V ,滿足要求。 =150A,滿足要求 故C合理。3.5.3 晶閘管

20、引腳的判別檢測(cè) 將數(shù)字萬(wàn)用表?yè)苤罵*1或R*100檔，分別測(cè)量各引腳間的正反向電阻，如測(cè)得某倆引腳之間的電阻較大（約80K左右），在將兩表筆對(duì)調(diào)，重新測(cè)量這兩引腳間的電阻，如阻值較?。s2K左右），則黑表筆所接觸的引腳為門極G,紅表筆所接觸的引腳為陰極K,則剩余的一個(gè)引腳為陽(yáng)極A。在測(cè)量中如果正反向電阻都很大，則應(yīng)該更換引腳位置重新測(cè)量，直到出現(xiàn)上述情況為止。3.6 晶閘管使用注意事項(xiàng)選用可控硅的額定電壓時(shí)，應(yīng)參考實(shí)際工作條件下的峰值電壓的大小，并留出一定的余量。1、選用可控硅的額定電流時(shí)，除了考慮通過元件的平均電流外，還應(yīng)注意正常工作時(shí)導(dǎo)通角的大小、散熱通風(fēng)條件等因素。在工作中還應(yīng)注意管殼溫

21、度不超過相應(yīng)電流下的允許值。2、使用可控硅之前，應(yīng)該用萬(wàn)用表檢查可控硅是否良好。發(fā)現(xiàn)有短路或斷路現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即更換。3、嚴(yán)禁用兆歐表（即搖表）檢查元件的絕緣情況。4、電流為5A以上的可控硅要裝散熱器，并且保證所規(guī)定的冷卻條件。為保證散熱器與可控硅管心接觸良好，它們之間應(yīng)涂上一薄層有機(jī)硅油或硅脂，以幫于良好的散熱。5、按規(guī)定對(duì)主電路中的可控硅采用過壓及過流保護(hù)裝置。6、要防止可控硅控制極的正向過載和反向擊穿。 晶閘管在工作過程中會(huì)因損耗而發(fā)熱，因此必須安裝散熱器。螺栓形晶閘管，螺栓是陽(yáng)極，它與散熱器緊密地連接在一起，粗辮子是陰極。平板形晶閘管是由兩個(gè)彼此獨(dú)立的散熱器緊緊地夾在中間，呈圓餅形，兩側(cè)

22、分別為陰極和陽(yáng)極，細(xì)辮子線為門極。由于兩側(cè)加裝散熱器，其散熱效果比螺栓形晶閘管好。目前額定電流200A以上的晶閘管，通常采用平板形結(jié)構(gòu)。圖3-7為幾種散熱器外形。1) SF11型風(fēng)冷散熱器 2）SS11型水冷散熱器3） SL16螺栓型散熱器 4）模塊散熱器 圖3-7 幾種散熱器外形圖3.7 晶閘管損壞原因判別當(dāng)晶閘管損壞后需要檢查分析其原因時(shí)，可把管芯從冷卻套中取出，打開芯盒再取出芯片，觀察其損壞后的痕跡，以判斷是何原因。下面介紹幾種常見現(xiàn)象分析。1、電壓擊穿。晶閘管因不能承受電壓而損壞，其芯片中有一個(gè)光潔的小孔，有時(shí)需用擴(kuò)大鏡才能看見。其原因可能是管子本身耐壓下降或被電路斷開時(shí)產(chǎn)生的高電壓擊

23、穿。2、電流損壞。電流損壞的痕跡特征是芯片被燒成一個(gè)凹坑，且粗糙，其位置在遠(yuǎn)離控制極上。3、電流上升率損壞。其痕跡與電流損壞相同，而其位置在控制極附近或就在控制極上。4、 邊緣損壞。他發(fā)生在芯片外圓倒角處，有細(xì)小光潔小孔。用放大鏡可看到倒角面上有細(xì)細(xì)金屬物劃痕。這是制造廠家安裝不慎所造成的。它導(dǎo)致電壓擊穿。3.8 晶閘管的派生器件隨著生產(chǎn)實(shí)際需求的增加，在普通晶閘管的基礎(chǔ)上又派生出一些特殊型晶閘管，如快速晶閘管（KK），雙向晶閘管（KS）和逆導(dǎo)晶閘管（KN）等。1. 快速晶閘管（Fast Switching ThyristorFST)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

24、。管芯結(jié)構(gòu)和制造工藝進(jìn)行了改進(jìn)，開關(guān)時(shí)間以及du/dt和di/dt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，高頻晶閘管10S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。由于工作頻率較高，選擇通態(tài)平均電流時(shí)不能忽略其開關(guān)損耗的發(fā)熱效應(yīng)。2. 雙向晶閘管（Triode AC SwitchTRIAC或Bidirectional triode thyristor） 可認(rèn)為是一對(duì)反并聯(lián)聯(lián)接的普通晶閘管的集成。有兩個(gè)主電極T1和T2，一個(gè)門極G。 正反兩方向均可觸發(fā)導(dǎo)通，所以雙向晶閘管在第和第III象限有對(duì)稱的伏安特性。 與一對(duì)反并聯(lián)晶閘管相比是經(jīng)濟(jì)的，且控制電路簡(jiǎn)單，在

25、交流調(diào)壓電路、固態(tài)繼電器（SSR）和交流電機(jī)調(diào)速等領(lǐng)域應(yīng)用較多。通常用在交流電路中，因此不用平均值而用有效值來(lái)表示其額定電流值。其電氣圖形符號(hào)和伏安特性如圖3-8所示。 圖3-8 雙向晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性 a)電氣圖形符號(hào) b)伏安特性3. 逆導(dǎo)晶閘管（Reverse Conducting ThyristorRCT） 將晶閘管反并聯(lián)一個(gè)二極管制作在同一管芯上的功率集成器件。具有正向壓降小、關(guān)斷時(shí)間短、高溫特性好、額定結(jié)溫高等優(yōu)點(diǎn)。 逆導(dǎo)晶閘管的額定電流有兩個(gè)，一個(gè)是晶閘管電流，一個(gè)是反并聯(lián)二極管的電流。其電氣圖形符號(hào)和伏安特性如圖3-9所示。 圖3-9 逆導(dǎo)晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安

26、特性 a)電氣圖形符號(hào) b)伏安特性4.光控晶閘管（Light Triggered ThyristorLTT） 又稱光觸發(fā)晶閘管，是利用一定波長(zhǎng)的光照信號(hào)觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管。 光觸發(fā)保證了主電路與控制電路之間的絕緣，且可避免電磁干擾的影響，因此目前在高壓大功率的場(chǎng)合，如高壓直流輸電和高壓核聚變裝置中，占據(jù)重要的地位。其電氣圖形符號(hào)和伏安特性如圖3-10所示。 圖3-10 光控晶閘管的電氣圖形符號(hào)和伏安特性 a)電氣圖形符號(hào) b)伏安特性幾種特殊晶閘管的類型及主要用途見表2-4. 表2-4 晶閘管的類型及主要用途 名稱 型號(hào) 符號(hào) 特征 用途 普通 晶閘管 KP 反向阻斷 正向門極正信號(hào)開通 整流器 逆變器 變頻器 快速 晶閘管 KK 反向阻斷，正向門極正信號(hào)開通，關(guān)斷時(shí)間短，開通速度快。中頻冶煉電源逆變器超聲波電源高頻控制設(shè)備 雙向 晶閘管 KS兩個(gè)方向均可用門極信號(hào)開通（相當(dāng)于兩只普通晶閘管反并聯(lián)）電子開關(guān)直流可逆調(diào)速調(diào)光器，調(diào)溫器門極關(guān)斷晶閘管 KG 門極正信號(hào)開通 門極負(fù)信號(hào)關(guān)斷步進(jìn)電動(dòng)機(jī)電源 變頻器 斬波器 逆導(dǎo)晶閘管 KN反向?qū)?，正向門極正信號(hào)