晶閘管及其應(yīng)用.ppt

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1、晶閘管及其應(yīng)用第五章晶閘管(Thyristor)別名:可控硅(SCR)(SiliconControlledRectifier)它是一種大功率半導(dǎo)體器件,出現(xiàn)于70年代。它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域。體積小、重量輕、無噪聲、壽命長、容量大(正向平均電流達(dá)千安、正向耐壓達(dá)數(shù)千伏)。特點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域:逆變整流(交流直流)斬波(直流交流)變頻(交流交流)(直流直流)此外還可作無觸點(diǎn)開關(guān)等一、工作原理1、結(jié)構(gòu)A(陽極)P1P2N1三個(gè)PN結(jié)N2四層半導(dǎo)體K(陰極)G(控制極)符號(hào)AKGGKP1P2N1N2APPNNNPAGK2、工作原理示意圖APPNN

2、NPGKig?ig??ig工作原理分析KAGT1T2工作原理說明UAK>0、UGK>0時(shí)T1導(dǎo)通ib1=igiC1=?ig=ib2ic2=?ib2=??ig=ib1T2導(dǎo)通形成正反饋晶閘管迅速導(dǎo)通;T1進(jìn)一步導(dǎo)通晶閘管開始工作時(shí),UAK加反向電壓,或不加觸發(fā)信號(hào)(即UGK=0);晶閘管導(dǎo)通后,UGK,去掉依靠正反饋,晶閘管仍維持導(dǎo)通狀態(tài);晶閘管截止的條件:(1)(2)晶閘管正向?qū)ê?,令其截止,必須減小UAK,或加大回路電阻,使晶閘管中電流的正反饋效應(yīng)不能維持。結(jié)論晶閘管具有單向?qū)щ娦裕ㄕчl管一旦導(dǎo)通,控制極失去作用。若使其關(guān)斷,必須降低UAK或加大回

3、路電阻,把陽極電流減小到維持電流以下。向?qū)l件:A、K間加正向電壓,G、K間加觸發(fā)信號(hào));正向特性:控制極開路時(shí),隨UAK的加大,陽極電流逐漸增加。當(dāng)U=UDSM時(shí),晶閘管自動(dòng)導(dǎo)通。正常工作時(shí),UAK應(yīng)小于UDSM。UDSM:斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓,又稱正向轉(zhuǎn)折電壓。特性說明U--陽極、陰極間的電壓I--陽極電流反向特性:隨反向電壓的增加,反向漏電流稍有增加,當(dāng)U=URSM時(shí),反向極擊穿。正常工作時(shí),反向電壓必須小于URSM。URSM:反向不重復(fù)峰值電壓。UDRM:斷態(tài)重復(fù)峰值電壓。(晶閘管耐壓值。一般取UDRM=80%UDSM。普通晶閘管UDRM為100

4、V---3000V)URRM:反向重復(fù)峰值電壓。(控制極斷路時(shí),可以重復(fù)作用在晶閘管上的反向重復(fù)電壓。一般取URRM=80%URSM。普通晶閘管URRM為100V--3000V)ITAV:通態(tài)平均電流。(環(huán)境溫度為40OC時(shí),在電阻性負(fù)載、單相工頻正弦半波、導(dǎo)電角不小于170o的電路中,晶閘管允許的最大通態(tài)平均電流。普通晶閘管ITAV為1A---1000A。)2、主要參數(shù)ITAV含義說明it?2?ITAV主要參數(shù)(續(xù))UTAV:通態(tài)平均電壓。(管壓降。在規(guī)定的條件下,通過正弦半波平均電流時(shí),晶閘管陽、陰兩極間的電壓平均值。一般為1V左右。)IH:維持電流

5、。(在室溫下,控制極開路、晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通后,維持導(dǎo)通狀態(tài)所必須的最小電流。一般為幾十到一百多毫安。)UG、IG:控制極觸發(fā)電壓和電流。(在室溫下,陽極電壓為直流6V時(shí),使晶閘管完全導(dǎo)通所必須的最小控制極直流電壓、電流。一般UG為1到5V,IG為幾十到幾百毫安。)晶閘管型號(hào)通態(tài)平均電壓(UTAV)額定電壓級(jí)別(UDRM)額定通態(tài)平均電流(ITAV)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K晶閘管電壓、電流級(jí)別額定通態(tài)電流(ITAV)通用系列為1、5、10、20、30、50、100、200、300、400500、600、800

6、、1000A等14種規(guī)格。額定電壓(UDRM)通用系列為:1000V以下的每100V為一級(jí),1000V到3000V的每200V為一級(jí)。通態(tài)平均電壓(UTAV)等級(jí)一般用A~I字母表示,由0.4~1.2V每0.1V為一級(jí)。三、可控整流電路(一)單相半波可控整流電路1、電阻性負(fù)載電路及工作原理設(shè)u1為正弦波u2>0時(shí),加上觸發(fā)電壓uG,晶閘管導(dǎo)通。且uL的大小隨uG加入的早晚而變化;u2<0時(shí),晶閘管不通,uL=0。故稱可控整流。u1u2uTuLAGKRL(1)工作波形tu2tuGtuLtuT??(2)?:控制角?:導(dǎo)通角輸出電壓及電流的平均值Uo=Io=(

7、3)LORU2RLcos1U45.02a+=2、電感性負(fù)載(1)電路及工作原理設(shè)u1為正弦波DAuLGu1u2uTRKLu2正半周時(shí)晶閘管導(dǎo)通,u2過零后,由于電感反電動(dòng)勢(shì)的存在,晶閘管在一定時(shí)間內(nèi)仍維持導(dǎo)通,失去單向?qū)щ娮饔?。D稱為續(xù)流二極管,加入D的目的就是消除反電動(dòng)勢(shì)的影響。(2)工作波形(不加續(xù)流二極管)tu2tuGtuLtuT??工作波形(加續(xù)流二極管后)tu2tuGtuT??uLtiLAV(3)電壓與電流的計(jì)算(加入續(xù)流二極管后的情況)U0=Io負(fù)載中的電壓及電流當(dāng)?L>>R時(shí),ILAV在整個(gè)周期中可近似看做直流。LRUo=(二)單相全波可控

8、整流電路1、電阻性負(fù)載橋式可控整流電路(1)電路及工作原理u2>0的導(dǎo)通路徑:u

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