晶閘管特性及應(yīng)用教學(xué)課件ppt

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1、教學(xué)單元一蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系晶閘管特性及應(yīng)用第一節(jié)功率二極管第二節(jié)晶閘管教學(xué)內(nèi)容課程單元晶閘管的認(rèn)知現(xiàn)將一種半導(dǎo)體基片（N型或P型）通過擴(kuò)散或合金工藝，在其上形成相反導(dǎo)電類形，這兩部分即形成PN結(jié)。PN結(jié)形成原理，P區(qū)的空穴擴(kuò)散到N區(qū)，N區(qū)中的電子擴(kuò)散到P區(qū)，在交界面出現(xiàn)空間電荷區(qū)，形成由N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)電場。內(nèi)電場阻止多子繼續(xù)擴(kuò)散同時(shí)又幫助少子向各自對方漂移，在一定溫度下，擴(kuò)散與漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷達(dá)到穩(wěn)定值。第一節(jié)功率二極管功率二極管的伏安特性，當(dāng)外加正向電壓大于ＵＴＯ（門檻電壓）即克服PN結(jié)內(nèi)電場后管子才開始導(dǎo)通，正向?qū)ê笃鋲航祷静?/p>

2、隨電流變化。反向工作時(shí)，當(dāng)反向電壓增大到UB（擊穿電壓），使PN結(jié)內(nèi)電場達(dá)到雪崩擊穿強(qiáng)度時(shí)，反向漏電流ＩＲＲ劇增，導(dǎo)致二極管擊穿損壞。用于工頻整流的功率二極管亦稱整流管，國產(chǎn)型號為ＺP，主要參數(shù)說明如下：（1）額定正向平均電流ＩF（額定電流）指管子長期運(yùn)行在規(guī)定散熱條件下，允許流過正弦半波時(shí)的最大平均電流，將此電流值配規(guī)定系列的電流等級即為管子的額定電流。ＩF受發(fā)熱限制，因此在使用中按有效值相等來選取管子電流定額。對應(yīng)額定電流ＩF，其有效值為1.57ＩF。（2）反向重復(fù)峰值電壓ＵＲＲＭ（額定電壓）指管子反向能重復(fù)施加的最高峰值電壓，此值通常為擊穿電壓ＵB的

3、2／3。（3）正向平均電壓ＵF在規(guī)定條件下，管子流過額定正弦半波電流時(shí)，管子兩端的正向平均電壓亦稱管壓降，此值比直流壓降小。（4）反向漏電流ＩＲＲ對應(yīng)于反向重復(fù)峰值電壓時(shí)的漏電流。ＺＰ系列參數(shù)。由于工作于工頻，故動(dòng)態(tài)參數(shù)不標(biāo)出。開關(guān)二極管可分四種工作狀態(tài)：靜態(tài)為正向?qū)ê头聪蜃钄啵瑒?dòng)態(tài)為開通過程和關(guān)斷過程。二極管工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的特性稱為開關(guān)特性，現(xiàn)將關(guān)斷特性與開通特性分析如下：（1）關(guān)斷特性，開關(guān)二極管轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)S從“1”位置立即倒向“2”時(shí)，由于PN結(jié)內(nèi)存在大量載流子需要排除和復(fù)合，所以反向阻斷能力的恢復(fù)需要經(jīng)過一段時(shí)間，在未恢復(fù)阻斷之前二極管相當(dāng)于短路

4、狀態(tài)。其關(guān)斷過程，tf時(shí)刻開關(guān)Ｓ倒向“2”，導(dǎo)通的二極管突加反壓UR，正向電流以dif／dt的速率減小，to時(shí)二極管電流降為零，電流變化率的大小為—UR／L，L為電路電感。t1時(shí)結(jié)內(nèi)Ql電荷已被抽走，反向電流達(dá)最大值IRM，在此以前二極管仍為正偏，tl時(shí)刻后管子開始恢復(fù)反向阻斷，反向恢復(fù)電流迅速減小，其dirr／dt值較大，在電感L中產(chǎn)生較高電動(dòng)勢，此電動(dòng)勢與電源電壓疊加，使二極管承受很高的反向電壓URM。（2）開通特性當(dāng)圖a開關(guān)Ｓ從“２”突然倒向“１”時(shí)，必須先將原先變厚的空間電荷釋放，當(dāng)正向電壓上升到門檻電壓UTO以上時(shí)，ＰＮ結(jié)才會有正向電流流過，二極

5、管的開通特性，在開通過程中，二極管兩端會出現(xiàn)幾伏到幾十伏的正向峰值電壓Ｕfp,它比穩(wěn)態(tài)的管壓降大得多，且需要經(jīng)過開通時(shí)間（正向恢復(fù)）tfr后才恢復(fù)正常，因此限制了正向電流上升率和開關(guān)速度。通常正向恢復(fù)時(shí)間tfr比反向恢復(fù)時(shí)間trr小。第二節(jié)晶閘管§2.3晶閘管的主要參數(shù)§2.2晶閘管的基本特性§2.1晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理§2.4晶閘管的檢測及判別方法§2.5晶閘管的派生器件晶閘管是一種功率四層半導(dǎo)體器件，有三個(gè)引出極，陽極（A）、陰極（K）、門極（G），常用的有螺栓式與平板式。晶閘管是電力電子器件，工作時(shí)發(fā)熱大，必須安裝散熱器。圖a為小電流塑封式，電流稍

6、大時(shí)也需緊固在散熱板上，圖b、c為螺栓式，使用時(shí)必須緊栓在散熱器上，圖d為平板式，使用時(shí)由兩個(gè)彼此絕緣的散熱器把其緊夾在中間?！?.1晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理一、晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管實(shí)物圖常用晶閘管的外形螺栓型晶閘管晶閘管模塊平板型晶閘管外形及結(jié)構(gòu)晶閘管散熱器，圖a適用于螺栓式，圖b、c用于平板式。平板式兩面散熱效果好，電流在200Ａ以上的管子都采用平板式結(jié)構(gòu)。管芯由四層半導(dǎo)體（P1N1P2N2）組成,形成三個(gè)PN結(jié)（Ｊ1、Ｊ2、Ｊ3）。陽極陰極門極晶閘管的結(jié)構(gòu)二、晶閘管的工作原理晶閘管由四層半導(dǎo)體交替疊成，可等效看成兩個(gè)晶體管Ｖ1（Ｐ1—Ｎ1—Ｐ2）與V2（

7、N1—Ｐ2—Ｎ2）的組成。PNPNPN外加反向電壓（UAUK）（1-4）開通（門極觸發(fā)）：在晶閘管門極加正向觸發(fā)脈沖。門極觸發(fā)注入觸發(fā)電流使晶體管的發(fā)射極電流增大以致?1+?2趨近于1，流過晶閘管的電流IA

8、（陽極電流）將趨近于無窮大，實(shí)現(xiàn)飽和導(dǎo)通。UAK很?。?V左右）I