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1、晶闸管（第五章补充内容）,晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（Silicon Controlled RectifierSCR）1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品1958年商业化开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代，使半导体器件的应用由弱电领域扩展到强电领域。20世纪80年代以来，开始被全控型器件取代,一、晶闸管的基本结构,(a)外形,晶闸管的外形及符号,PN结及其导电原理,PN结(耗尽层）,晶闸管的结构,晶闸管是具有三个PN结的四层结构,如图。,晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合,K,A,T2,T1,P2
2、,N1,N2,P1,N1,P2,G,三、工作原理,A,在极短时间内使两个三极管均饱和导通，此过程称触发导通。,形成正反馈过程,K,G,EA 0、EG 0,EG,晶闸管导通后，去掉EG，依靠正反馈，仍可维持导通状态。,G,EA 0、EG 0,K,晶闸管导通的条件,晶闸管正常导通的条件：1）晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压，UAK0 2）晶闸管门极和阴极之间必须施加适当的正向脉冲电压和电流，UGK0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。.维持晶闸管导通的条件：保持流过晶闸管的阳极电流在其维持电流以上,晶闸管关断的条件,晶闸管的关断 只需将流过晶闸管的电流减小到其维
3、持电流以下，可采用：阳极电压反向 减小阳极电压 增大回路阻抗,正向特性,反向特性,IG2 IG1 IG0,正向转折电压,反向转折电压,正向平均电流,维持电流,四、伏安特性（静特性）,正向特性IG=0时，器件两端施加正向电压，只有很小的正向漏电流，正向阻断状态。正向电压超过正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。晶闸管本身的压降很小，在1V左右。,晶闸管的伏安特性(IG2IG1IG),晶闸管的伏安特性,2)反向特性施加反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性。反向阻断状态时，只有极小的反相漏电流流过。当反向电压达到反向击穿电压后，可能导致晶闸管发
4、热损坏。,五.动特性,晶闸管的开通和关断过程波形,1)开通过程延迟时间td s)上升时间tr(0.5-3s)开通时间tgt以上两者之和，tgt=td+tr,晶闸管的开通和关断过程波形,2)关断过程反向阻断恢复时间trr正向阻断恢复时间tgr关断时间tq以上两者之和tq=trr+tgr普通晶闸管的关断时间约几百微秒。,六、主要参数,UFRM:,正向重复峰值电压（晶闸管耐压值）晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。一般取UFRM=80%UB0。普通晶闸管 UFRM 为100V-3000V,如果正弦半波电流的最大值为Im,则,普通晶闸管IF为1A 1000A。,UF
5、:通态平均电压（管压降）在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，晶闸管阳、阴极间的电压平均值。一般为1V左右。,IH:维持电流 在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导 通状态所必须的最小电流。一般IH为几十 一百多毫安。,UG、IG：控制极触发电压和电流 室温下，阳极电压为直流6V时，使晶闸管完 全导通所必须的最小控制极直流电压、电流。一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。,动态参数 除开通时间tgt和关断时间tq外，还有：断态电压临界上升率du/dt 指在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率。电压上升率过大，使充电电流足够大，就会使晶闸管误导通。通态电流临界上升率di/dt 指在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。,
