第一章晶閘管演示文稿

第一章晶閘管演示文稿當前第1頁\共有34頁\編于星期五\7點優(yōu)選第一章晶閘管當前第2頁\共有34頁\編于星期五\7點半控型器件最具代表性的是晶閘管，全控型器件主要包括控制極可關(guān)斷晶閘管（GTO）、功率晶體管（GTR）、功率場效應(yīng)晶體管（MOSFET）、絕緣門極晶體管（IGBT）等。晶閘管是晶體閘流管的簡稱，俗稱可控硅。主要包括普通晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管等。當前第3頁\共有34頁\編于星期五\7點§1-1晶閘管的工作原理§1-3全控型電力電子器件§1-2晶閘管的伏安特性和主要參數(shù)當前第4頁\共有34頁\編于星期五\7點§1-1晶閘管的工作原理學習目標1.了解晶閘管的基本結(jié)構(gòu)和命名。2.理解晶閘管的工作原理。3.掌握晶閘管的導通及關(guān)斷條件。當前第5頁\共有34頁\編于星期五\7點1.晶閘管的結(jié)構(gòu)平板式晶閘管外形及結(jié)構(gòu)螺栓式晶閘管晶閘管模塊一、晶閘管的結(jié)構(gòu)和命名按外形分類：塑封式、螺栓式和平板式。當前第6頁\共有34頁\編于星期五\7點晶閘管文字符號為VT。晶閘管有三個電極：陽極A，陰極K，門極（又稱控制極）G。VT當前第7頁\共有34頁\編于星期五\7點螺栓式晶閘管螺栓—陽極A，粗引線—陰極K，細引線—門極G。

特點：安裝方便。當前第8頁\共有34頁\編于星期五\7點平板式晶閘管兩面分別為陽極A和陰極K，

中間引出線—門極G。

特點：散熱效果好，容量大。當前第9頁\共有34頁\編于星期五\7點2.國產(chǎn)晶閘管的命名方法數(shù)字表示，額定電壓（UTn）數(shù)字表示，額定正向平均電流(IF)字母“K”表示晶閘管字母表示晶閘管類別，P—普通反向阻斷型，K—快速型，S—雙向型K當前第10頁\共有34頁\編于星期五\7點二、晶閘管的工作原理

晶閘管與二極管的異同：相同點：單向?qū)щ娦?。不同點：晶閘管具有正向阻斷特性。晶閘管可以看成是由一個PNP型和一個NPN型晶體管連接而成。當前第11頁\共有34頁\編于星期五\7點晶閘管的等效電路a)晶閘管內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖b)晶閘管等效內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖c)晶閘管的等效電路當前第12頁\共有34頁\編于星期五\7點晶閘管導通的正反饋過程：

半控特性：一旦導通，UGK可有可無。

IgIb2

Ic2(Ib1)

Ic1正反饋當前第13頁\共有34頁\編于星期五\7點晶閘管工作特性小結(jié)：（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(guān)斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值（IH）以下。當前第14頁\共有34頁\編于星期五\7點利用萬用表的R×10擋可以分辨出晶閘管的三個電極。如果測得其中兩個電極間阻值較?。ㄕ螂娮瑁?，而反向電阻很大，那么以阻值較小的為準，黑表筆所接的就是門極G，而紅表筆所接的就是陰極K，另外的電極便是陽極A。三、晶閘管的簡單測試方法1.小功率晶閘管管腳的判別當前第15頁\共有34頁\編于星期五\7點如果測得陽極A與門極G，陽極A與陰極K間正反向電阻均很大，而門極G與陰極K間正、反向電阻有一大一小的差別，說明晶閘管質(zhì)量良好；否則，晶閘管不能使用。2.晶閘管好壞的判斷G與K間的正、反向電阻（R×10擋）A與K間的正、反向電阻（或A與G間的正、反向電阻）當前第16頁\共有34頁\編于星期五\7點§1-2晶閘管的伏安特性和主要參數(shù)學習目標1.掌握晶閘管的伏安特性曲線。2.掌握晶閘管的主要參數(shù)，會根據(jù)參數(shù)選用晶閘管。當前第17頁\共有34頁\編于星期五\7點晶閘管陽極與陰極間的電壓和陽極電流的關(guān)系稱為晶閘管的伏安特性。第一象限——正向伏安特性，第三象限——反向伏安特性。一、晶閘管的伏安特性曲線當前第18頁\共有34頁\編于星期五\7點正向伏安特性分為:阻斷狀態(tài)（斷態(tài)）、導通狀態(tài)（通態(tài)）。IG=0時U<UBO，斷態(tài)；U=UBO---正向轉(zhuǎn)折電壓雪崩，擊穿導通，稱為硬開通。（正常情況下不允許）IG>0時較小的電壓降即可導通，導通壓降?。?V左右）；導通后IA取決于外部電路。當前第19頁\共有34頁\編于星期五\7點反向特性類似二極管的反向特性。反向阻斷狀態(tài)時，只有極小的反相漏電流流過。當反向電壓達到反向擊穿電壓后，可能導致晶閘管發(fā)熱損壞。反向特性當前第20頁\共有34頁\編于星期五\7點二、晶閘管的主要參數(shù)正向重復(fù)峰值電壓UDRM——控制極開路且處于額定結(jié)溫值時，允許重復(fù)加在晶閘管上的最大正向電壓。反向阻斷重復(fù)峰值電壓URRM——控制極開路且處于額定結(jié)溫值時，允許重復(fù)加于晶閘管上的反向最大脈沖電壓。取UDRM和URRM中的小值，按百位取整后所得結(jié)果即為晶閘管的額定電壓值，用電壓等級來表示。1.額定電壓UTn當前第21頁\共有34頁\編于星期五\7點2.額定電流IT（AV)又稱為額定通態(tài)平均電流。是指在環(huán)境溫度小于40℃和標準散熱及全導通的條件下，晶閘管可以連續(xù)導通的工頻正弦半波電流的平均值。晶閘管的額定電流參數(shù)系列：1A、5A、10A、20A、30A、50A、100A、200A、300A。決定晶閘管的最大電流管芯半導體結(jié)溫流過電流的有效值（相同的電流有效值條件下，其發(fā)熱情況相同，選取型號相同）當前第22頁\共有34頁\編于星期五\7點波形系數(shù)Kf：有效值/平均值，反應(yīng)周期交流量波形性質(zhì)。如果額定電流為100A的晶閘管其允許通過的電流有效值為1.57×100＝157A當前第23頁\共有34頁\編于星期五\7點選擇晶閘管額定電流時，要依據(jù)實際波形的電流有效值與額定電流IT（AV)有效值相等的原則（即管芯結(jié)溫一樣）進行換算。即：由于晶閘管的過載能力差，一般選用時取1.5～2倍的安全裕量。當前第24頁\共有34頁\編于星期五\7點3.通態(tài)平均電壓UT(AV)當流過正弦半波的電流為額定電流，并達到穩(wěn)定的額定結(jié)溫時，晶閘管陽極與陰極之間電壓降的平均值，稱為通態(tài)平均電壓。晶閘管正向通態(tài)平均電壓的組別當前第25頁\共有34頁\編于星期五\7點4.控制極觸發(fā)電流IGT和控制極觸發(fā)電壓UGT在室溫下，對晶閘管施加6V正向陽極電壓時，使元件完全開通所必需的最小控制極電流，稱為控制極觸發(fā)電流IGT。對應(yīng)于控制極觸發(fā)電流時的控制極電壓，稱為控制極觸發(fā)電壓UGT。當前第26頁\共有34頁\編于星期五\7點晶閘管的主要參數(shù)當前第27頁\共有34頁\編于星期五\7點§1-3全控型電力電子器件學習目標1.了解GTO、GTR、MOSFET、IGBT等器件的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場合。2.能夠根據(jù)實際需要查閱手冊，進行器件選型。當前第28頁\共有34頁\編于星期五\7點控制極可關(guān)斷晶閘管（Gate-Turn-Off，GTO）是晶閘管的一種派生器件，具有普通晶閘管的全部優(yōu)點，如耐壓高、電流大等；同時又是全控器件，具有門極正信號觸發(fā)導通、門極負信號觸發(fā)關(guān)斷的特性。門極可關(guān)斷晶閘管實物、圖形和文字符號GTO在牽引電力機車和斬波器中的應(yīng)用一、控制極可關(guān)斷晶閘管GTO

當前第29頁\共有34頁\編于星期五\7點大功率晶體管（GiantTransistor）簡稱GTR，又稱為電力晶體管。因為有PNP和NPN兩種結(jié)構(gòu)，因此又稱雙極型晶體管BJT。功率晶體管GTR實物、圖形和文字符號二、功率晶體管GTR當前第30頁\共有34頁\編于星期五\7點優(yōu)點：既有晶體管的固有特性，又擴大了功率容量。

缺點：耐沖擊能力差，易受二次擊穿而損壞。適用：在10kHz以下的大功率變換電路中應(yīng)用較多。當前第31頁\共有34頁\編于星期五\7點功率場效應(yīng)晶體管的全稱是功率金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管（MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor），簡稱功率MOSFET。功率場效應(yīng)管實物、圖形和文字符號圖1-三、功率場效應(yīng)晶體管MOSFET當前第32頁\共有34頁\編于星期五\7點優(yōu)