晶閘管及其觸發(fā)電路簡介課件

電力電子技術(shù)電力二極管1晶閘管2雙向晶閘管及其他派生晶閘管3第一章電力二極管和晶閘管概念晶閘管就是硅晶體閘流管，普通晶閘管也稱為可控硅（SCR），普通晶閘管是一種具有開關(guān)作用的大功率半導體器件。晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管具有四層PNPN結(jié)構(gòu)，引出陽極A、陰極K和門極G三個聯(lián)接端。晶閘管的常見封裝外形有塑封型、螺栓型、平板型。晶閘管

冷卻方式：自然冷卻（散熱片）、風冷（風扇）、水冷。自冷式風冷式水冷式晶閘管SCR導通條件：

UAK>0同時UGK>0綜上所述由導通→關(guān)斷的條件：使流過SCR的電流降低至維持電流以下。晶閘管相同點

與普通晶閘管(SCR)的相同點：PNPN四層半導體結(jié)構(gòu)，外部引出陽極、陰極和極。1.結(jié)構(gòu)AKGAGKIAIC1IC2P1N1P2N1P2N2α1α2IK門極關(guān)斷（GTO）晶閘管P1N1P2N2AKG不同點和普通晶閘管的不同點：GTO是一種多元的功率集成器件，內(nèi)部包含數(shù)十個甚至數(shù)百個共陽極的小GTO元，這些GTO元的陰極和門極在器件內(nèi)部分別并聯(lián)在一起。門極關(guān)斷晶閘管（GateTurnOff

thyristor）2.導通關(guān)斷條件關(guān)斷門極加負脈沖電流。AKGGN1P2N2EAEGAKRIAIC1IC2P1N1P2α1α2－IGIKS關(guān)斷過程等效電路P1N1P2N2AKG門極關(guān)斷（GTO）晶閘管電力場效應晶體管（PowerMOSFET）電力MOSFET的結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號

a)內(nèi)部結(jié)構(gòu)斷面示意圖b)電氣圖形符號G柵極D漏極S源極1、結(jié)構(gòu)2、導通關(guān)斷條件漏源極導通條件在柵源極間加正電壓UGS漏源極關(guān)斷條件柵源極間電壓UGS為零N溝道GSD電力場效應晶體管（PowerMOSFET）結(jié)構(gòu)復合結(jié)構(gòu)（=MOSFET+GTR）柵極集電極發(fā)射極絕緣柵雙極晶體管（IGBT）導通關(guān)斷條件驅(qū)動原理與電力MOSFET基本相同，屬于場控器件，通斷由柵射極電壓uGE決定。EGC絕緣柵雙極晶體管（IGBT）導通條件：在柵射極間加正電壓UGE。

UGE大于開啟電壓UGE(th)時，MOSFET內(nèi)形成溝道，為晶體管提供基極電流，IGBT導通。EGC導通關(guān)斷條件絕緣柵雙極晶體管（IGBT）雙向晶閘管及其他派生晶閘管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、螺栓式和平板式。平板式螺栓式內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一種NPNPN五層結(jié)構(gòu)引出三個端線的器件。相當于兩個門極接在一起的普通晶閘管反并聯(lián)。T2T1GGT1T2G雙向晶閘管的外形與結(jié)構(gòu)雙向晶閘管及其他派生晶閘管第五章晶閘管的觸發(fā)電路單結(jié)晶體管觸發(fā)電路1同步電壓為鋸齒波的觸發(fā)電路2集成觸發(fā)電路及數(shù)字觸發(fā)電路3觸發(fā)電路與主電路電壓的同步4對于觸發(fā)電路通常有如下要求：觸發(fā)電路輸出的脈沖必須具有足夠的功率觸發(fā)脈沖必須與晶閘管的主電壓保持同步觸發(fā)脈沖能滿足主電路移相范圍的要求觸發(fā)脈沖要具有一定的寬度，前沿要陡第五章晶閘管的觸發(fā)電路…常見的觸發(fā)脈沖電壓波形正弦波尖脈沖方脈沖強觸發(fā)脈沖脈沖序列第五章晶閘管的觸發(fā)電路uGωtαuGωtαuGωtα1～3KHz700～900uGωtαuGωt第一節(jié)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路一、單結(jié)晶體管

單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)、圖形符號及等效電路如下圖所示。

b2b1N型硅P型硅發(fā)射極第二基極第一基極歐姆接觸電阻PN結(jié)結(jié)構(gòu)示意外形等效電路b2b1eRb2Rb1VD圖形符號b2b1eb2b1eieUbbUeU第一節(jié)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路ieUeP截止區(qū)負阻區(qū)飽和區(qū)VBUDb2b1eRb2Rb1VDA負阻區(qū)

Ue＞UP：Ie增大，Rb1急劇下降，UA達到最小，

Ue也最小，達到谷點V。b2b1eieUbbUeU第一節(jié)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路ieUeP截止區(qū)負阻區(qū)飽和區(qū)VBUDb2b1eRb2Rb1VDA飽和區(qū)Ue達到UV之后，單結(jié)晶體管處于飽和導通狀態(tài)。二、單結(jié)晶體管自激振蕩電路b2b1eReuR1uCER1R2CuCt0uR1t0UPUV◆接通電源，E通過Re對C充電（時間常數(shù)為ReC）；◆Uc增大,達到UP,單結(jié)晶體管導通,C通過R1放電；◆Uc減到Uv，單結(jié)晶體管截止，uR1

下降接近零?！糁貜统浞烹娺^程第一節(jié)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路實際應用中，常用晶體管Ｖ2代替電位器Re，以便實現(xiàn)自動移相。TP：脈沖變壓器，實現(xiàn)觸發(fā)電路與主電路的電氣隔離。恒流源第一節(jié)單結(jié)晶體管觸發(fā)電路第三節(jié)集成觸發(fā)電路及數(shù)字觸發(fā)電路集成觸發(fā)電路具有可靠性高，技術(shù)性能好，體積小，功耗低，調(diào)試方便等優(yōu)點。晶閘管觸發(fā)電路的集成化已逐漸普及，已逐步取代分立式電路。KJ004與分立元件的鋸齒波移相觸發(fā)電路相似,分為同步、鋸齒波形成、移相、脈沖形成、脈沖分選及脈沖放大幾個環(huán)節(jié)。完整的三相全控橋觸發(fā)電路

3個KJ004集成塊和1個KJ041集成塊，可形成六路雙脈沖，再由六個晶體管進行脈沖放大即可。

第三節(jié)集成觸發(fā)電路及數(shù)字觸發(fā)電路交流開關(guān)及其應用電路常規(guī)的電磁式開關(guān)在斷開負載時往往有電弧產(chǎn)生，觸頭易燒損、開斷時間長；在運行過程中會產(chǎn)生噪音污染環(huán)境等等。由電力電子器件組成的交、直流開關(guān)具有無觸頭、開關(guān)速度快、使用壽命長等優(yōu)點，因而獲得廣泛的應用。第一節(jié)交流開關(guān)及其應用電路一、晶閘管交流開關(guān)及應用晶閘管開關(guān)的基本形式VT1VT2VD1VD2RLuQ（a）VTQRLR1C1Ru（b）VD1VD2uQVD3VD4（c）VTRL晶閘管開關(guān)的基本形式QVT1VT2VD1VD2RLu（a）第一節(jié)交流開關(guān)及其應用電路一、晶閘管交流開關(guān)及應用u＞0時：VT1被觸發(fā)導通，電流i由A→VT1→RL→B；u＜0時：VT2被觸發(fā)導通，電流i由B→VT2→RL→A。iABVTQRLR1C1Ru（b）VD1VD2uQVD3VD4（c）VTRLVTQRLR1C1Ru（b）晶閘管開關(guān)的基本形式第一節(jié)交流開關(guān)及其應用電路一、晶閘管交流開關(guān)及應用u＞0時：VT被觸發(fā)導通，電流i由A→RL→VT→B；u＜0時：VT被觸發(fā)導通，電流i由B→VT→RL→A。iABVD1VD2uQVD3VD4（c）VTRLVT1VT2VD1VD2RLuQ（a）晶閘管開關(guān)的基本形式第一節(jié)交流開關(guān)及其應用電路一、晶閘管交流開關(guān)及應用iABu＞0時:VT被觸發(fā)導通,電流i由A→VD4→VT→VD1→RL→B；u＜0時:VT被觸發(fā)導通,電流i由B→RL→VD3→VT→VD2→A。VD1VD2uQVD3VD4（c）VTRLVT1VT2VD1VD2RLuQ（a）