第20章晶閘管及其應(yīng)用

第20章晶閘管及其應(yīng)用晶閘管（Thyristor）可控硅（SCR)（SiliconControlledRectifier）

晶閘管是在晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種大功率半導(dǎo)體器件。它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴展到強電領(lǐng)域。

晶閘管也像半導(dǎo)體二極管那樣具有單向?qū)щ娦?，但它的?dǎo)通時間是可控的，主要用于整流、逆變、調(diào)壓及開關(guān)等方面。

體積小、重量輕、效率高、動作迅速、維修簡單、操作方便、壽命長、容量大（正向平均電流達千安、正向耐壓達數(shù)千伏）。

優(yōu)點：G控制極20.1晶閘管20.1.1基本結(jié)構(gòu)及工作原理K陰極G陽極

A四層半導(dǎo)體1.基本結(jié)構(gòu)和符號KGA符號外形結(jié)構(gòu)三個

PN

結(jié)P1P2N1N2常用晶閘管的圖片螺栓型晶閘管晶閘管模塊平板型晶閘管外形及結(jié)構(gòu)2.晶閘管導(dǎo)通實驗GKATSHL(a)HLGKATS(b)GKATSHL(c)GKATSHL(d)(c)去掉控制極正向電壓，燈泡亮。(d)陽極加反向電壓，燈泡熄滅。(a)控制極不加電壓，燈泡不亮。(b)控制極加正向電壓，燈泡亮。①晶閘管導(dǎo)通的條件：

晶閘管陽極與陰極之間加正向電壓（UAK>0）。同時晶閘管控制極與陰極之間加正向觸發(fā)電壓或正向觸發(fā)脈沖。晶閘管導(dǎo)通后，控制極便失去作用。

依靠正反饋，晶閘管仍可維持導(dǎo)通狀態(tài)。②晶閘管關(guān)斷的條件：晶閘管陽極電流小于維持電流（IA<IH），或?qū)㈥枠O電源斷開或者在晶閘管的陽極和陰極間加反相電壓（UAK<0）。3.晶閘管導(dǎo)通和關(guān)斷條件HLGKATS(b)P1P2N1N2K

GA晶閘管相當(dāng)于PNP和NPN型兩個晶體管的組合+KA

T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGNPPNNAGKP4.工作原理T1T2工作原理A

在極短時間內(nèi)使兩個三極管均飽和導(dǎo)通，此過程稱觸發(fā)導(dǎo)通。形成正反饋過程KGEA>0、EG>0EGEA+_R

晶閘管導(dǎo)通后，去掉EG

，依靠正反饋，仍可維持導(dǎo)通狀態(tài)。工作原理GEA>0、EG>0KEA+_RT1T2EGA形成正反饋過程正向特性反向特性URRMUFRMIG2>IG1>IG0UBRIFUBO正向轉(zhuǎn)折電壓IHoUIIG0IG1IG2+_+_反向轉(zhuǎn)折電壓正向平均電流維持電流U20.1.2伏安特性及主要參數(shù)1.伏安特性2.晶閘管型號及其含義導(dǎo)通時平均電壓組別共九級,用字母A~I表示0.4~1.2V額定電壓,用百位或千位數(shù)表示取UFRM或URRM較小者額定正向平均電流(IF)

（晶閘管類型）

P--普通晶閘管

K--快速晶閘管

S--雙向晶閘管

晶閘管KP普通型如KP200-18F

表示額定正向平均電流為200A，額定電壓為1800V，管壓降為0.9V的普通晶閘管。20.2可控整流電路20.2.1單相半波可控整流

1.電阻性負載(1)電路分析u

>0時：若ug=0，晶閘管不導(dǎo)通，u

<0時:晶閘管承受反向電壓不導(dǎo)通,uo=0,uT=u，故稱可控整流。控制極加觸發(fā)信號，晶閘管承受正向電壓導(dǎo)通，uuoRL+–+uT+––Tio(2)工作原理t12u

<

0時:可控硅承受反向電壓不導(dǎo)通即：晶閘管反向阻斷

加觸發(fā)信號，晶閘管承受正向電壓導(dǎo)通tOu

>0時:tOuuoRL+–+uT+––TiotO

接電阻負載時單相半波可控整流電路電壓、電流波形控制角t1tOtOt22tO導(dǎo)通角(3)工作波形(4)整流輸出電壓及電流的平均值由公式可知：改變控制角，可改變輸出電壓Uo。(5)有效值：20.2.2單相半控橋式整流電路1.電路2.工作原理T1和D2承受正向電壓。T1控制極加觸發(fā)電壓,則T1和D2導(dǎo)通，電流的通路為T1、T2晶閘管D1、D2二極管aRLD2T1b(1)電壓u

為正半周時io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–b此時，T2和D1均承受反向電壓而截止。io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–bT2和D1承受正向電壓。T2控制極加觸發(fā)電壓,則T2和D1導(dǎo)通，電流的通路為(2)電壓u

為負半周時bRLD1T2a此時，T1和D2均承受反向電壓而截止。ttOtO3.工作波形2tO4.輸出電壓及電流的平均值5有效值：例：橋式可控整流電路中，U2=220V，RL=3,可控硅控制角=15~180，求輸出電壓平均值UL的調(diào)節(jié)范圍，以及可控硅（包括二極管）的電流平均值的最大值和承受的最大反向電壓。T1T2D1D2RLuLu2AB+-=191V，=15=0V，=180=191/3