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1、1,常 用 电 子 元 器 件 晶闸管（Thyristor）,2,晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体器件。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。,优点：体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。,1、什么是晶闸管？,晶闸管(SCR)（Silicon Controlled Rectifier）,3,4,2、晶闸管的种类？,按关断、导通及控制方式可分为普通单向晶闸管，双向晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、B
2、TG晶闸管，温控晶闸管及光光控闸管等多种。,按引脚和极性分可分为二极晶闸管，三极晶闸管和四级晶闸管,按封装形式分，金属封装、塑封封装及陶瓷封装。其中金属封装晶闸管又分为螺栓型、平板型及圆壳型等；塑封封装晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型。,按电流容量可分为大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管，,按关断速度可分为普通晶闸管和快速晶闸管。,5,3、单向晶闸管？,晶闸管是具有三个PN结的四层结构。,单向闸管由P-N-P-N共4层3个PN结组成,阴控,阳控,6,晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合,7,晶闸管阳极A加正向电压,晶闸管控制极g加正向控制电压Ug,产生控制电流Ig,送入V1基
3、极,结果2：V1的基极始终有一个Ig的电流 撤去Ug,单向晶闸管仍能保持导通状态,结果1：V1、V2快速导通,EA 0、EG 0,8,晶闸管导通的条件：,晶闸管导通后，控制极便失去作用。依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。,晶闸管关断的条件：,2.将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反相电压。,1.晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。,2.晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或正向脉冲(正向触发电压)。,1.必须使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应不能维持。,9,3、双向晶闸管？,双向可控硅，由N-P-N-P-N共5层半体器件。,有第一电极T1，第二电极T2、控制极（G
4、）三个电极，在结构上相当于两个单向晶闸管反向并联，,用途：常用在交流电路调节电压、电流或作为交流无触点开关。,等效图,10,1第一电极第二电极之间家正向电压，同时控制极加入正向触发信号（高电平）,2第一电极第二电极之间加反向电压，同时控制极加入正向触发信号（高电平）,导通特性,电流方向T1T2,电流方向T2T1,11,1T1、T2之间加正向电压保持，同时控制极G触发信号消失（变为低电平）,2T1、T2之间加反向电压保持，同时控制极G触发信号消失（变为低电平）,维持导通特性,电流方向T1T2,电流方向T2T1,12,1T1、T2之间加正向电压消失或反向，控制极G触发信号消失（变为低电平）,2T1
5、、T2之间加反向电压消失或反向，控制极G触发信号消失（变为低电平）,截至特性,13,4、单结晶闸管？,UJT，双基极二极管，由一个PN结和两个内阻构成的三段半导体器件,有一个PN结、一个发射极和两个基极。,用于振荡、定时、双稳电路及晶闸管的触发等电路。,RBB基极间电阻，其值约在40010000,双基极二极管图形符号,14,4、单结晶闸管？,当发射极开路时，发射极和基极B2之间的电阻RB2小于发射极和基极B1之间的电阻RB1，,这是因为基极间电阻均匀分布在两基极之间，而发射极离B2比B1近。,在正常工作时RB1的值随整流电流IF变化而变化，故图中用一只可变电阻器表示,结构图,等效电路,15,5
6、、可关断晶闸管？,GTO（gate turnoff）门控晶闸管，P-N-P-N共4层三端器件,门极加负向触发信号时能自行关断,电路图形符号,阴控,阳控,同普通晶闸管的区别？,16,6、快速晶闸管？螺栓型晶闸管？,快速晶闸管：P-N-P-N共4层三端器件，符号同普通晶闸管，主要用于较高频率的蒸馏、斩波、逆变和变频电路。,电路图形符号,阳极受控,阴极受控,螺栓型晶闸管：与普通晶闸管相同，只是封装形式不同可安装在散热片上,17,7、晶闸管的功能,1 作为可控整流器件使用,晶闸管是非常重要的功率器件，主要特点是通过小电流实现高电压、高电流的控制，在实际应用中主要作为可控整流器件和可控电子开关使用。,与
7、整流器件构成调压电路，使输出的电压具有可调性。,18,7、晶闸管的功能,晶闸管导通后，正向压降很低。当整流后电压的第一个正半周达到最低点时，晶闸管SCR1自动关断，等待下一个正半周到来。,220V交流电压经过桥式整流器后，通过R1、R2、RP为电容C充电。,当电压达到单结晶闸管SCR2峰点电压时，SCR2导通，电容器C通过SCR2的发射极、基极b2和R2后迅速放电，给晶闸管SCR1一个触发信号，晶闸管导通.,改变可变电阻器RP的阻值或电容器C的电容量可控制晶闸管的导通时间。,19,2 作为可控电子开关使用,在电路中由自身的导通和截至控制电路的接通和断开,20,8、晶闸管的主要参数,（1）正向阻
8、断峰值电压VFRM在控制极开路和正向阻断的条件下，允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压，称为正向阻断峰值电压。,（2）反向阻断峰值电压VRRM在控制极开路时，允许重复加在晶闸管上的反向峰值电压，称为反向阻断峰值电压。VFRM和VRRM在数值上一般相近，统称为晶闸管的阻断峰值电压。通常把其中较小的那个数值作为该型号器件上的额定电压值，用VN表示。由于瞬时过电压也会使晶闸管损坏，因此晶闸管的额定电压VN应选为正常工作峰值电压的1.52倍，以确保安全。例如，如果用市电 220 V向一个晶闸管供电，则应选用标称额定电压VN值为 468625 V的晶闸管为宜。,21,（3）额定正向平均电流IF在规定的标
9、准散热条件和环境温度（40C）下，晶闸管的阳极和阴极间允许连续通过的工频正弦半波电流的平均值，称为额定正向平均电流,（4）维持电流IH在室温下，控制极开路时，维持晶闸管继续导通所必须的最小电流，称为维持电流。当正向电流小于IH值时，晶闸管就自行关断。IH值一般为几十至一百多毫安。,（5）控制极触发电压VG、触发电流IG在室温下，阳极加正向电压为直流6V时，使晶闸管由阻断变为导通所需要的最小控制极电压和电流，称为控制极触发电压和触发电流。VG一般为3.55V，IG约为几十至几百毫安。,22,8、晶闸管的参数标识,1型号标识信息,包括晶闸管的型号信息标识和引脚极性判断,晶闸管的命名通常会讲晶闸管的
10、凝成、类型、额定通态电流值及重复峰值电压级数等信息标注在晶闸管的表面,23,如KP5-7表示额定正向平均电流为5A,额定电压为700V。,国产晶闸管型号命名,24,日产晶闸管型号命名,25,标注额定通态电流值、类型、重复峰值电压等,日产晶闸管型号命名,26,国际联合电子协会晶闸管分立器件型号命名,27,1.晶闸管极性的判断,2引脚极性的识别,如：快速晶闸管和螺栓型晶闸管的引脚具有很明显的外形特征，快速晶闸管中间的金属环引出线为控制极G,平面端为阳极A，另一端为阴极K,螺栓型普通晶闸管的螺栓一端为阳极A,较细的引线端为控制极G,较粗的引线端为阴极K。（P169）,1）外形,1）外形 2）根据型号
11、查资料 3）根据电路版连接或标识,28,2）根据型号查资料,2P4M,29,识别安装在电路板上的晶闸管引脚时，可观察电路板上晶闸管周围或背面焊接面上有无标识信息，根据标识信息，可以很容易识别引脚极性，也可以根据晶闸管所在电路。找到对应的电路图纸，根据图纸中的电路图形符号识别引脚极性。,3）根据电路版连接或标识,30,使用万用表欧姆档 将万用表拨至R*1或R*100档，分别测量各引脚间的正反向电阻，如测得某两引脚之间的电阻较大（约80K）左右，再将两表笔对调，重新测这两引脚之间的电阻，如阻值较小（大约2K）左右，这时黑表笔所接触的引脚为门极G，红表笔所接触的引脚为阴极，剩余的一个引脚就是阳极。在
12、测量中如正反向电阻都很大，则应更换引脚位置重新测量，直到出现上述的情况为止。,从外形无法判断时，就可以用万用表判断。,31,(1)反向阻断：晶闸管加反向电压（即阳极A接电源负极，阴极B接正极），晶闸管不导通。,9、晶闸管的检测,32,(2)正向阻断：晶闸管加正向电压（即阳极a接电源正极，阴极b接负极），但开关S断开时，控制极g无触发电压，灯不亮，说明晶闸管不导通。,33,(3)触发导通：晶闸管加正向电压，且开关S闭合，即在控制极g加正向触发电压，灯亮，说明晶闸管导通。,34,（4）导通后控制失去控制作用晶闸管触发导通后，即使将开关S断开，移去触发电压，晶闸管仍保持导通状态。要使晶闸管断开，必须
13、在阳极和阴极之间外加反向电压，或者将正向电压降低到一定数值，使流过晶闸管的电流很小而关断。,35,单向可控硅触发能力的检测,2P4M,1 Cathode 阴极2 Anode 阳极3 gate 门极,2P4M,36,单向可控硅触发能力的检测,1 Cathode 阴极2 Anode 阳极3 gate 门极,2P4M,37,单向可控硅触发能力的检测,大电流单向晶闸管需搭接电路测试,单向晶闸管的触发电路是由三极管Q1和外围元器件构成的。,当开关SW1置于2位时Q1基极Ib1Q1导通Ve1(接近电源电压3V)C1充电(经R1)VC1，该电压加到晶闸管SCR的触发极，晶闸管导通电动机动作。,若SW1回到1
14、的位置，Q1基极Ib10，Q1截至，触发信号消失，但 SCR仍处于导通状态，直流电机仍转动。,此时断开SW2，直流电动机停转，SCR截止；再接通SW2，SCR仍处于截止状态，等待被触发。,38,双向可控硅触发能力的检测,同单向晶闸管的检测，只是所测晶闸管引脚极性不同极性不同,39,单向可控硅触发能力的检测,指针仍指示低阻状态，说明处于维持导通状态，触发能力正常,40,双向可控硅触发能力的检测,大电流单向晶闸管需搭接电路测试,单向晶闸管的触发电路是由三极管Q1和外围元器件构成的。,双向晶闸管正反向导通特性的测试,调换DC2、LED1极性，LED1都会良，表明SCR正反向均导通,41,（附加资料）
15、晶闸管使用注意事项,晶闸管耐过压过电流能力较差，选用器件时除其参数留有余地外，还要采取保护措施。,第一、过压保护（1）阻容吸收回路。对于电源，有感电路产生的过电压可加阻容吸收回路进行吸收，将RC串联后与感性电路并联。（2）压敏电阻吸收法。对于雷击或电网侵入的浪涌电压，可用压敏电阻保护，将压敏电阻并联在感性元件两端。,晶闸管的保护,42,6、晶闸管使用注意事项（附加资料）,第二、过流保护 晶闸管可控整流电路过流，交流侧采用熔断器，断路器等。第二直流侧采用熔断器断路段封锁触发脉冲。,第三、通态电流临界上升率dI/dt的选择 当控制极接入触发电流时，开始只有硅片上靠近控制极附近的较小区域内导通，随着
16、时间的增加导通区域才会逐渐扩大，直到全结面导通为止，这个过程越需几微秒至几十微秒，如果阳极电流上升太快，刚一导通很大的电流集中在控制极附近的较小区域内通过就会造成局部过热，使器件损坏，使用时实际电流上升率必须低于临界值。,43,6、晶闸管使用注意事项（附加资料）,第四、断态电压临界上升率dU/dt的选择。如所加阳极电压上升太快，也会造成器件导通，这是因为晶闸管的PN结面在阻断状态下相当于电容，如果突然加上较大的正向电压，就会有充电电流流过结面，这个电流经过控制极与阴极的PN结时，类似触发电流的作用。因此若所加电压上升太快，充电电流很大，造成晶闸管误导通使用时，实际电压上升率必须低于临界值。,44,6、晶闸管使用注意事项（附加资料）,第一、类型的选用,晶闸管的选用,第二、参数的选择,
