第章电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介
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目录.............................................................................................................................................................................. 第9章电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介 . 0
9.1 电力二极管的应用简介 0
9.1.1 电力二极管的种类 0
9.1.2 各种常用的电力二极管结构、特点和用途 0
9.1.3 电力二极管的主要参数 0
9.1.4 电力二极管的选型原则 (1)
9.2 电力晶体管的应用简介 (2)
9.2.1 电力晶体管的主要参数 (2)
9.2.2 电力晶体管的选型原则 (2)
9.3 晶闸管的应用简介 (3)
9.3.1 晶闸管的种类 (3)
9.3.2 各种常用的晶体管结构、特点和用途 (3)
9.3.3 晶闸管的主要参数 (4)
9.3.4 晶闸管的选型原则 (5)
9.4 总结 (6)
第9章电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介
9.1 电力二极管的应用简介
电力二极管（Power Diode）在20世纪50年代初期就获得应用，当时也被称为半导体整流器；它的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管相同，都以半导体PN结为基础，实现正向导通、反向截止的功能。电力二极管是不可控器件，其导通和关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。电力二极管实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。
9.1.1 电力二极管的种类
电力二极管主要有普通二极管、快速恢复二极管和肖特基二极管。
9.1.2 各种常用的电力二极管结构、特点和用途
名称结构特点、用途实例图片
整流二极管
多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中。其反向恢复时间较长，一般在5s以上，其正向电流定额和反向电压定额可以达到很高。
快速恢复二极管
恢复过程很短，特别是反向恢复过程很短（一般在5s以下）。快恢复外延二极管，采用外延型P-i-N结构，其反向恢复时间更短（可低于50ns），正向压降也很低（0.9V左右）。从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100ns以下，甚至达到20~30ns。
肖特基二极管
优点：反向恢复时间很短（10~40ns），正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲；在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于快恢复二极管；因此，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小，效率高。
弱点：（1）当所能承受的反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求，因此多用于200V以下的低压场合.（2）反向漏电流较大且对温度敏感，因此反向稳态损耗不能忽略，而且必须更严格地限制其工作温度。
9.1.3 电力二极管的主要参数
1．正向平均电流I F（AV）。
正向平均电流指电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度（简称壳温，用T C表示）和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。其是按照电流的发热效应来定义的，使用时应按有效值相
等的原则来选取电流定额，并应留有一定的裕量。
2．正向压降U F。
正向压降指电力二极管在指定温度下，流过某一指定的稳态正向电流时对应的正向压降。
3．反向重复峰值电压U RRM。
反向重复峰值电压指对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。使用时，应当留有两倍以上的裕量。
4．最高工作结温T JM。
结温是指管芯PN结的平均温度，用T J表示。最高工作结温是指在PN结不致损坏的前提下所能承受的最高平均温度。T JM通常在125～175 ℃范围之内。
5．反向恢复时间t rr。
6．最大浪涌电流I FSM。
浪涌电流指电力二极管所能承受最大的连续一个或几个工频周期的过电流。
9.1.4 电力二极管的选型原则
（1）电力二极管的结构和型式满足应用场合的特点和技术要求。
（2）正向平均电流不小于其在应用电路中流过的最大电流。
（3）正向压降满足应用电路的技术要求。
（4）反向重复峰值电压不小于其在应用电路中承受的最大反向电压峰值的2倍。
（5）最高工作结温不小于其在应用电路的最高温度。
（6）反向恢复时间满足应用电路的要求。
（7）最大浪涌电流不小于其在应用电路中流过的最大浪涌电流。
（8）选择质量好、性价比高的品牌。
9.2 电力晶体管的应用简介
电力晶体管（GTR ）是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管（BJT ），所以有时也称为Power BJT ；与普通的双极结型晶体管基本原理是一样的。GTR 是一种电流控制的双极双结大功率、高反压电力电子器件，具有自关断能力的全控型器件。
电力晶体管最主要的特性是耐压高、电流大、开关特性好，同时它既具备晶体管饱和压降低、开关时间短和安全工作区宽等固有特性，又增大了功率容量；电力晶体管的缺点是驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏、驱动电路复杂，驱动功率大。
由于它所组成的电路灵活、成熟、开关损耗小、开关时间短，因此在中等容量和中等频率的电源、电机控制、通用逆变器等电路中被广泛应用。
9.2.1 电力晶体管的主要参数
1．电力晶体管的主要参数有电流放大倍数β、直流电流增益h FE 、集电极与发射极间漏电流I ceo 、集电极和发射极间饱和压降U ces 、开通时间t on 和关断时间t off 。
2．最高工作电压。
电力晶体管上所加的电压超过规定值时，就会发生击穿。击穿电压不仅和晶体管本身的特性有关，还与外电路的接法有关。发射极开路时集电极和基极间的反向击穿电压BU cbo ，基极开路时集电极和发射极间的击穿电压BU ceo ，发射极与基极间用电阻联接或短路联接时集电极和发射极间的击穿电压BU cer 和BU ces ，发射结反向偏置时集电极和发射极间的击穿电压BUcex 。且存在以下关系：
BU BU BU BU BU ceo cer ces cex cbo
>>>> 9.2.2 电力晶体管的选型原则
（1）电力晶体管的种类、应用场合满足应用电路的设计要求。
（2）共发射极直流放大倍数HFE 满足应用电路的要求。
（3）共发射极交流放大倍数β满足应用电路的要求。
（4）特征频率不小于其在应用电路中的最大频率的3倍。
（5）集电极和发射极间饱和压降满足应用电路的要求。
（6）集电极最大允许电流不小于其在应用电路中的最大电流2倍。
（7）集电极最大允许耗散功率满足应用电路的要求。
（8）开通时间ton 和关断时间toff 满足应用电路的要求。
（9）选择质量好、性价比高的品牌。
9.3 晶闸管的应用简介
晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器（SCR），以前被简称为可控硅。1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管，到1957年美国通用电气公司开发出了世界上第一只晶闸管产品，并于1958年使其商业化。
晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极、阴极和门极，其属于半控型器件。晶闸管能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制，因此被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电路中。
9.3.1 晶闸管的种类
按其关断、导通及控制方式：普通晶闸管（SCR）、双向晶闸管（TRIAC）、逆导晶闸管（RCT）、门极关断晶闸管（GTO）、BTG晶闸管、温控晶闸管（TT国外，TTS国内）和光控晶闸管（LTT）等多种。
按其引脚和极性：二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。
按其封装形式：金属封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管三种类型。其中，金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。
按电流容量：大功率晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管三种。通常，大功率晶闸管多采用陶瓷封装，而中、小功率晶闸管则多采用塑封或金属封装。
按其关断速度：普通晶闸管和快速晶闸管，快速晶闸管包括所有专为快速应用而设计的晶闸管，有常规的快速晶闸管和工作在更高频率的高频晶闸管，可分别应用于400Hz和10kHz以上的斩波或逆变电路中。
按冷确方式：自然冷确式晶闸管、风冷确式晶闸管和水冷确式晶闸管。电流较小的晶闸管一般采用自然冷确，电流较大的采用风冷确，电流非常大的采用水冷确。
9.3.2 各种常用的晶体管结构、特点和用途
名称结构特点、用途实例图片
普通晶闸管（SCR）
晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极、阴极和门极；晶闸管能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制，因此被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电路中。
快速晶闸管（FST）
快速晶闸管的开关时间以及du/dt和di/dt的耐量都有了明显改善。普通晶闸管一般为数百微秒，快速晶闸管为数十微秒，而高频晶闸管则为10μs左右。高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高。由于工作频率较高，选择快速晶闸管和高频晶闸管的通态平均电流时不能忽略其开关损耗的发热效应。
双向晶闸管（TRIAC）
双向晶闸管可以认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。门极使器件在主电极的正反两方向均可触发导通，在第Ｉ和第III 象限有对称的伏安特性。双向晶闸管通常用在交流电路中，因此不用平均值而用有效值来表示其额定电流值。
逆导晶闸管
逆导晶闸管是将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件，不具有承受反向电压的能力，一旦承受反向电压即开通。具有正向压降小、关断时间短、高温特性好、额定结温高等优点，可用于不需要阻断反向电压的电路中。
门极关断晶闸管
门极关断晶闸管是晶闸管的一种派生器件，但可以通过在门极
施加负的脉冲电流使其关断，属于全控型器件。
光控晶闸管（LTT）
光控晶闸管是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。由于采用光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，而且可以避免电磁干扰的影响，因此光控晶闸管目前在高压大功率的场合。
9.3.3 晶闸管的主要参数
1．电压定额
（1）断态重复峰值电压U DRM。
断态重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在晶闸管上的正向峰值电压。国标规定断态重复峰值电压U DRM为断态不重复峰值电压（即断态最大瞬时电压）U DSM的90%。断态不重复峰值电压应低于正向转折电压U bo。
（2）反向重复峰值电压U RRM。
反向重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在晶闸管上的反向峰值电压。规定反向重复峰值电压U RRM为反向不重复峰值电压（即反向最大瞬态电压）URSM的90%。反向不重复峰值电压应低于反向击穿电压。
（3）通态（峰值）电压U T。
通态（峰值）电压指晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。
通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍。
2．电流定额
（1）通态平均电流I T（AV）。
通态平均电流按照正向电流造成的器件本身的通态损耗的发热效应来定义的。
国标规定通态平均电流为晶闸管在环境温度为40℃和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。一般取其通态平均电流为按发热效应相等（即有效值相等）的原则所得计算结果的1.5~2倍。
（2）维持电流I H。
维持电流是指使晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安。结温越高，则I H越小。
（3）擎住电流I L。
擎住电流是晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，维持导通所需的最小电流。约为I H的2~4倍。
（4）浪涌电流I TSM。
浪涌电流指由于电路异常情况引起的并使结温超过额定结温的不重复性最大正向过载电流。
3．动态参数
（1）开通时间t gt和关断时间t q。
（2）断态电压临界上升率du/dt。
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。
9.3.4 晶闸管的选型原则
（1）晶闸管的结构和型式满足应用场合的特点和技术要求。
（2）晶闸管的额定电流不小于其在应用电路中的最大电流的1.5~2倍。
（3）晶闸管的额定电压不小于其在应用电路中承受的最大峰值（正向或者反向）电压的2~3倍。
（4）晶闸管的动态参数满足应用电路的要求。
（5）选择质量好、性价比高的品牌。
9.4 总结
（1）晶闸管是半控型器件，具有单向导电性，晶闸管一旦导通，门极将失去控制作用，导通后流过晶闸管的电流由主电路电源和负载来决定。导通后阳极电流小于维持电流才会关断，关断方法：交流电路利用电压反向自动关断晶闸管，直流电路设置关断电路加反压关断晶闸管。
（2）晶闸管加足够的正向阳极电压，阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应，阳极电压上升率du/dt 过高或者光触发，以上任意一种条件即使晶闸管未加门极电压也会导通。
（3）有常规的快速晶闸管和工作在更高频率的高频晶闸管，可分别应用于400Hz和10kHz以上的斩波或逆变电。
（4）大功率晶闸管多采用陶瓷封装，而中、小功率晶闸管则多采用塑封或金属封装，金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种，塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。
（5）选用晶闸管时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍。但是由于国内的制造工业的不足，因此在选用国内的晶闸管时额定电压和电流需要在标准的基础上放大。
（6）晶闸管电压上升率过大，使充电电流足够大，就会使晶闸管误导通。如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏。
（7）晶闸管的冷确方式有自然冷确、风冷确和水冷确。电流较小的晶闸管一般采用自然冷确，电流较大的采用风冷确，电流非常大的采用水冷确。
（8）对较大型的电力电子装置，当单个电力电子器件的电压或电流定额不能满足要求时，往往需要将电力电子器件串联或并联起来工作，或者将电力电子装置串联或并联起来工作。
（9）当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型号器件相串联。为达到静态均压，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，此外可以采用电阻均压。为达到动态均压，同样首先应选择动态参数和特性尽量一致的器件，另外还可以用RC并联支路作动态均压；对于晶闸管来讲，采用门极强脉冲触发可以显著减小器件开通时间上的差异。
（10）大功率晶闸管装置中，常用多个器件并联来承担较大的电流。晶闸管并联就会分别因静态和动态特性参数的差异而存在电流分配不均匀的问题。均流的首要措施是挑选特性参数尽量一致的器件，此外还可以采用均流电抗器；同样，对于晶闸管来讲，用门极强脉冲触发也有助于动态均流。
（11）当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串后并的方法联接。
6脉冲12脉冲可控硅整流器原理与区别
6脉冲、12脉冲可控硅整流器原理与区别 2007-2-8 10:36:00文/厂商稿出处：https://www.360docs.net/doc/cb6090491.html, 摘要：本文从理论推导、实测数据分析、谐波分析和改善对策、性能对比四个方面详细阐述6脉冲和12脉冲整流器的原理和区别。对大功率UPS的整流技术有一个深入全面的剖析。 一、理论推导 1、6脉冲整流器原理： 6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。 当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无穷大，延迟触发角a为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为：
(1-1) 由公式（1-1）可得以下结论： 电流中含6K?1（k为正整数）次谐波，即5、7、11、13...等各次谐波，各次谐波的有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 图1.1 计算机仿真的6脉冲A相的输入电压、电流波形2、12脉冲整流器原理： 12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端、增加移
相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。 下图所示I和II两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。 12脉冲整流器示意图（由2个6脉冲并联组成） 桥1的网侧电流傅立叶级数展开为： (1-2) 桥II网侧线电压比桥I超前30?，因网侧线电流比桥I超前30? (1-3) 故合成的网侧线电流
(1-4) 可见，两个整流桥产生的5、7、17、19、...次谐波相互抵消，注入电网的只有12k?1（k为正整数）次谐波，即11、13、23、25等各次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 图1.2 计算机仿真的12脉冲UPS A相的输入电压、电流波形二、实测数据分析。 以上计算为理想状态，忽略了很多因数，如换相过程、直流侧电流脉动、触发延迟角，交流侧电抗等。因此实测值与计算值有一定出入。
晶闸管二极管主要参数及其含义
晶闸管二极管主要参数及其含义 IEC标准中用来表征晶闸管二极管性能特点的参数有数十项但用户经常用到的有十项左右本文就晶闸管二极管的主要参数做一简单介绍 1、正向平均电流I F(AV) (整流 管) 通态平均电流I T(AV) (晶闸管) 是指在规定的散热器温度T HS 或管壳温度 T C 时,允许流过器件的最大正弦半 波电流平均值此时器件的结温已达到其最高允许温度T jm 仪元公司产品手册中均 给出了相应通态电流对应的散热器温度T HS 或管壳温度 T C 值用户使用中应根据实 际通态电流和散热条件来选择合适型号的器件 2、正向方均根电流I FRMS (整流管) 通态方均根电流I TRMS (晶闸管) 是指在规定的散热器温度T HS 或管壳温度 T C 时,允许流过器件的最大有效电 流值用户在使用中须保证在任何条件下流过器件的电流有效值不超过对应壳温下的方均根电流值 3、浪涌电流I FSM (整流管)I TSM (晶闸管) 表示工作在异常情况下器件能承受的瞬时最大过载电流值用10ms底宽正弦半波峰值表示仪元公司在产品手册中给出的浪涌电流值是在器件处于最高允许 结温下施加80% V RRM 条件下的测试值器件在寿命期内能承受浪涌电流的次数是有限的用户在使用中应尽量避免出现过载现象
4、断态不重复峰值电压V DSM 反向不重复峰值电压V RSM 指晶闸管或整流二极管处于阻断状态时能承受的最大转折电压一般用单脉冲测试防止器件损坏用户在测试或使用中应禁止给器件施加该电压值以免损坏器件 5、断态重复峰值电压V DRM 反向重复峰值电压V RRM 是指器件处于阻断状态时断态和反向所能承受的最大重复峰值电压一般取器件不重复电压的90%标注高压器件取不重复电压减100V标注用户在使用中须保证在任何情况下均不应让器件承受的实际电压超过其断态和反向重复峰值电压 6、断态重复峰值漏电流I DRM 反向重复峰值漏电流I RRM 为晶闸管在阻断状态下承受断态重复峰值电压V DRM 和反向重复峰值电压V RRM 时流过 元件的正反向峰值漏电流该参数在器件允许工作的最高结温Tjm下测出 7、通态峰值电压V TM (晶闸管) 正向峰值电压V FM (整流管)
二极管种类及应用
二极管 一、二极管的种类 二极管有多种类型：按材料分，有锗二极管、硅二极管、砷化镓二极管等；按制作工艺可分为面接触二极管和点接触二极管；按用途不同又可分为整流二极管、检波二极管、稳压二极管、变容二极管、光电二极管、发光二极管、开关二极管、快速恢复二极管等；接构类型来分，又可分为半导体结型二极管，金属半导体接触二极管等；按照封装形式则可分为常规封装二极管、特殊封装二极管等。下面以用途为例，介绍不同种类二极管的特性。 1．整流二极管 整流二极管的作用是将交流电源整流成脉动直流电，它是利用二极管的单向导电特性工作的。 因为整流二极管正向工作电流较大，工艺上多采用面接触结构。南于这种结构的二极管结电容较大，因此整流二极管工作频率一般小于3kHz。 整流二极管主要有全密封金属结构封装和塑料封装两种封装形式。通常情况下额定正向T作电流LF在l A以上的整流二极管采用金属壳封装，以利于散热；额定正向工作电流在lA以下的采用全塑料封装。另外，由于T艺技术的不断提高，也有不少较大功率的整流二极管采用塑料封装，在使用中应予以区别。 由于整流电路通常为桥式整流电路(如图1所示)，故一些生产厂家将4个整流二极管封 装在一起，这种冗件通常称为整流桥或者整流全桥(简称全桥)。常见整流二极管的外形如图2所示。 选用整流二极管时，主要应考虑其最大整流电流、最大反向丁作电流、截止频率及反向恢复时间等参数。 普通串联稳压电源电路中使用的整流二极管，对截止频率的反向恢复时间要求不高，只要根据电路的要求选择最大整流电流和最大反向工作电流符合要求的整流二极管(例如l N 系列、2CZ系列、RLR系列等)即可。 开关稳压电源的整流电路及脉冲整流电路中使用的整流二极管，应选用工作频率较高、
电力题全答案
电力电子技术复习题 题型 一. 填空题(每空2分，共20分) 二. 判断题(5小题，每小题2分，共10分) 三. 选择题(5小题，每小题2分，共10分) 四. 简答题(3小题，每小题10分，共30分) 五. 分析题(15分) 电路分析，电压电流波形，整流电路+续流二极管/二象限斩波电路+直流电机负载 六. 计算（15分） 整流电路电压电流/晶闸管的额定参数计算 总成绩: 平时(作业+练习+考勤)15%+实验(考勤+报告)15%+期终70% . 复习题 一，填空/判断/选择 1, 电力电子器件一般工作在_开关_状态。 2, 在通常情况下，电力电子器件功率损耗主要有_通态损耗_，而当器件开关频率较高时，功率损耗主要为开关损耗。 3, 电力二极管的主要类型有普通二极管、快恢复二极管、肖特基二极管。 4, 肖特基二极管的开关损耗明显低于快恢复二极管的开关损耗。 5, 晶闸管的基本工作特性可概括为门极正向有触发则导通、反向截止。 6, 对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上的关系是I L约为I H的2–4倍。7, 晶闸管断态不重复电压U DRM与转折电压U bo数值大小上的关系是U DRMPLC输出电路(继电器,晶体管,晶闸管输出)区别和注意事项
PLC输出电路(继电器,晶体管,晶闸管输出)区别和注意事项 PLC的输出电路形式一般分为：继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出三种。弄清这三种输出形式的区别，对于PLC的硬件设计工作非常有必要。下面以三菱PLC为例，简要介绍一下这三种输出电路形式的区别和注意事项，其它公司的PLC输出电路形式也大同小异。 1、晶体管输出电路 晶体管输出电路形式相比于继电器输出响应快（一般在0.2ms以下），适用于要求快速响应的场合；由于晶体管是无机械触点，因此比继电器输出电路形式的寿命长。 晶体管输出型电路的外接电源只能是直接电源，这是其应用局限的一方面。另外，晶体管输出驱动能力要小于继电器输出，允许负载电压一般为DC5V～30V，允许负载电流为0.2A～0.5A。这两点的使用晶体管输出电路形式时要注意。 晶体管输出电路的形式主要有两种：NPN和PNP型集电极开路输出。如下图所示： 图2 NPN集电极开路输出
图3 PNP集电极开路输出 由以上两图可看出这两种晶体管输出电路形式的区别：NPN型集电极开路输出形式的公共端COM只能接外接电源的负极，而PNP型的COM端只能接外接电源的正极。 和继电器输出形式电路一样，在驱动感性负载时也要在负载两端反向并联二极管（二极管的阴极接电源的正极）防止过电压，保护PLC的输出电路。 2、继电器输出电路 这是PLC输出电路常见的一种形式，其电路形式如下图所示。该种输出电路形式外接电源既可以是直流，也可以是交流。 图1 继电器输出 PLC继电器输出电路形式允许负载一般是AC250V/50V以下，负载电流可达2A，容量可达80～100VA （电压×电流），因此，PLC的输出一般不宜直接驱动大电流负载（一般通过一个小负载来驱动大负载，如PLC的输出可以接一个电流比较小的中间继电器，再由中间继电器触点驱动大负载，如接触器线圈等）。 PLC继电器输出电路的形式继电器触点的使用寿命也有限制（一般数十万次左右，根据负载而定，如连接感性负载时的寿命要小于阻性负载）。此外，继电器输出的响应时间也比较慢（10ms）左右，因此，在要求快速响应的场合不适合使用此种类型的电路输出形式（可以根据场合使用下面介绍的两种输出形式）。
第二章二极管应用电路练习题
第二章 二极管应用电路练习题 一、选择填空题 （1）、当温度升高时，二极管的正向压降（ ），反向电流（ ） 。 A、增大 B、减小 C、基本不变。 （2）、在半导体材料中，其正确的说法是（ ） A、P型半导体和N型半导体材料本身都不带电。 B、P型半导体中，由于多数载流子为空穴，所以它带正电。 C、N型半导体中，由于多数载流子为自由电子，所以它带负电 D、N型半导体中，由于多数载流子为空穴，所以它带正电。 （3）半导体导电的载流子是( ) ，金属导电的载流子是( ) 。 a．自由电子 b．空穴 c.自由电子和空穴（4）N型半导体中的多数载流子是 ( ) ，P型半导体中的多数载流子是( )。 a．自由电子 b．空穴 c．自由电子和空穴（5）在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于( )，而少数多数载流子的浓度主要取决于( ) 。 a．温度 b．掺杂浓度 c．掺杂工艺 （6）PN结正向偏置是指P区接( )电位，N区接( )电位，这时形成的正向电流。 a．高 b．低 c．较大 d．较小（7）二极管的正向电阻越( )，反向电阻越( )，说明二极管的单向导电性越好。 a．大 b．小 （8）当温度升高时，二极管的正向压降( )，反向电流( )，反向击穿电压( )。 a．变大 b．变小 c．变高 d．变低 （9）为了使晶体三极管能有效地起放大作用，要求三极管的发射区掺杂浓度( )；基区宽度窄；集电结的结面积比发射结的结面积( )。 a．高 b．低 c．大 d．小 （10）三极管工作在放大区时，发射结为变高（ ），集电结为（ ）；工作在饱和区时，发射结为（ ），集电结为（ ）；工作在截止区时，发射结为（ ） ，集电结为（ ）。 a．正向偏置 b．反向偏置 c．零偏置 （11）工作在放大区的某三极管，当I B从20μA增大到40μA时，I C从1mA
单向可控硅与双向可控硅结构电原理图及测试方法
单向可控硅与双向可控硅结构电原理图及测试方法 可控硅的检测 1.单向可控硅的检测 万用表选用电阻R×1档，用红黑两表笔分别测任意两引脚间正反向电阻直至找出读数为数十欧姆的一对引脚，此时黑笔接的引脚为控制极G，红笔接的引脚为阴极K，另一空脚为阳极A。此时将黑表笔接已判断了的阳极A，红表笔仍接阴极K。此时万用表指针应不动。用短接线瞬间短接阳极A和控制极G，此时万用表指针应向右偏转，阻值读数为10欧姆左右。如阳极A接黑表笔，阴极K接红表笔时，万用表指针发生偏转，说明该单向可控硅已击穿损坏
。 2.双向可控硅的检测 用万用表电阻R×1档，用红黑两表笔分别测任意两引脚正反向电阻，结果其中两组读数为无穷大。若一组为数十欧姆时，该组红黑表笔所接的两引脚为第一阳极A1和控制极G，另一空脚即为第二阳极A2。确定A、G极后，再仔细测量A1、G极间正反向电阻，读数相对较小的那次测量的黑表笔所接的引脚为第一阳极A1，红表笔所接引脚为控制极G。将黑表笔接已确定了的第二阳极A2，红表笔接第一阳极A1，此时万用表指针应不发生偏转，阻值为无穷大。再用短接线将A2、G极瞬间短接，给G极加上正向触发电压，A2、A1间阻值约为10欧姆左右。随后断开A2、G极短接线，万用表读数应保持10欧姆左右。互换红黑表笔接线，红表笔接第二阳极A2，黑表笔接第一阳极A1。同样万用表指针应不发生偏转，阻值为无穷大。用短接线将A2、G极间再次瞬间短接，给G极加上负向的触发电
压，A1、A2间阻值也是10欧姆左右。随后断开A2、G极间短接线，万用表读数应不变，保持10欧姆左右。符合以上规律，说明被测双向可控硅管未损坏且三个引脚极性判断正确。 检测较大功率可控硅管是地，需要在万用表黑笔中串接一节1.5V干电池，以提高触发电压。双向可控硅（TRIAC）在控制交流电源控制领域的运用非常广泛，如我们的日光灯调光电路、交流电机转速控制电路等都主要是利用双向可控硅可以双向触发导通的特点来控制交流供电电源的导通相位角，从而达到控制供电电流的大小[1]。然而对其工作原理和结构的描述，以我们可以查悉的资料都只是很浅显地提及，大部分都是对它的外围电路的应用和工作方式、参数的选择等等做了比较多的描述，更进一步的--哪怕是内部方框电路--内容也很难找到。 由于可控硅所有的电子部件是集成在同一硅源之上，我们根本是不可能通过采用类似机械的拆卸手段来观察其内部结构。为了深入了解和运用可控硅，依据现有可查资料所给P 型和N型半导体的分布图，采用分离元器件--三极管、电阻和电容--来设计一款电路，使该电路在PN的连接、分布和履行的功能上完全与双向可控硅类似，从而通过该电路来达到深入解析可控硅和设计实际运用电路的目的。 1 双向可控硅工作原理与特点 从理论上来讲，双向可控硅可以说是有两个反向并列的单向可控硅组成，理解单向可控硅的工作原理是理解双向可控硅工作原理的基础[2-5]。 1.1单向可控硅 单向可控硅也叫晶闸管，其组成结构图如图1-a所示，可以分割成四个硅区P、N、P、N和A、K、G三个接线极。把图一按图1-b 所示切成两半，就很容易理解成如图1-c所示由一个PNP三极管和一个NPN三极管为主组成一个单向可控硅管。
达林顿管和晶闸管的区别
达林顿管和晶闸管的区别 达林顿管的电路结构 1、 概述 达林顿管又称复合三极管。它是将两个三极管适当的连接在一起，以组成一个等效的新的三极管。这个新的三极管就是达林顿三极管。其放大倍数是两者放大倍数的乘ch éng 积j ī 。一般应用于功率放大器、稳压电源电路中。 2、 达林顿管的电路连接 达林顿三极管通常由两个三极管组成，这两个三极管可以是同型号的，也可以是不同型号的；可以是相同功率，也可以是不同功率。无论怎样组合连接，最后所构成的达林顿三极管的放大倍数都是二者放大倍数乘积。 达林顿管电路连接一般有四种接法：即NPN+NPN 、PNP+PNP 、NPN+PNP 、PNP+NPN 。 它们连接如图所示。 图a 、b 所示同极性接法；图c 、d 所示异极性接法。在实示应用中，用得最普遍是前两种同极性接法。通常，图a 接法达林顿三极管叫“NPN 达林顿三极管”；而图b 接法的达林顿三极管称为“PNP 达林顿管”。 两个三极管复合成一个新的达林顿管后，他的三个电极仍然叫： B →基极、 C →集电极、 E →发射极。 达林顿管有一个特点就是两个三极管中，前面三极管的功率一般比后面三极管的要小，前面三极管基极为达林顿管基极，后面三极管射极为达林顿管射极。所以达林顿管在电路中使用方法与单个普通三极管一样，只是放大倍数β是两个三极管放大倍数的乘积。 一、 达林顿管的特点与用途 1、 达林顿管的性能特点 （1） 放大倍数大（可达数百、数千倍）； （2） 驱动能力强； （3） 功率大； （4） 开关速度快； （5） 可做成功率放大模块； （6） 易于集成化。 2、 达林顿管的主要用途 （1） 多用于大负载驱动电路； （2） 多用于音频功率放大器电路； （3） 多用于中、大容量的开关电路； （4） 多用于自动控制电路。 二、 达林顿管典型电路 1、 电子开关电路
第二章半导体二极管及其基本电路
第二章半导体二极管及其基本电路 学习要求: （1）了解半导体器件中扩散与漂移的概念、PN结形成的原理。 （2）掌握半导体二极管的单向导电特性和伏安特性。 （3）掌握二极管基本电路及其分析方法。 （4）熟悉硅稳压管的稳压原理和主要参数。 第一节半导体的基本知识 多数现代电子器件是由性能介于导体与绝缘体之间的半导体材料制成的。为了从电路的观点理解这些器件的性能，首先必须从物理的角度了解它们是如何工作的。 一、半导体材料 从导电性能上看，物质材料可分为三大类： 导体：电阻率ρ < 10-4 Ω·cm 绝缘体：电阻率ρ > 109 Ω·cm 半导体：电阻率ρ介于前两者之间。 目前制造半导体器件的材料用得最多的有：硅和锗两种 二、本征半导体及本征激发 1、本征半导体 没有杂质和缺陷的半导体单晶，叫做本征半导体。 2、本征激发 当温度升高时，电子吸收能量摆脱共价键而形成一对电子和空穴的过程，称为本征激发。 三、杂质半导体 在本征半导体中掺入微量的杂质，就会使半导体的导电性能发生显著的变化。因掺入杂质不同，杂质半导体可分为空穴（P）型半导体和电子（N）型半导体两大类。 1、P型半导体
在本征半导体中掺入少量的三价元素杂质就形成P型半导体，P型半导体的多数载流子是空穴，少数载流子是电子。 2、N型半导体 在本征半导体中掺入少量的五价元素杂质就形成N型半导体。N型半导体的多数载流子是电子，少数载流子是空穴。
第二节PN结的形成及特性 一、PN结及其形成过程 在杂质半导体中，正负电荷数是相等的，它们的作用相互抵消，因此保持电中性。 1、载流子的浓度差产生的多子的扩散运动 在P型半导体和N型半导体结合后，在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差，N 型区内的电子很多而空穴很少，P型区内的空穴很多而电子很少，这样电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散，因此，有些电子要从N型区向P型区扩散，也有一些空穴要从P型区向N型区扩散。 2、电子和空穴的复合形成了空间电荷区 电子和空穴带有相反的电荷，它们在扩散过程中要产生复合（中和），结果使P区和N 区中原来的电中性被破坏。 P区失去空穴留下带负电的离子，N区失去电子留下带正电的离子，这些离子因物质结构的关系，它们不能移动，因此称为空间电荷，它们集中在P区和N区的交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，这就是所谓的PN结。 3、空间电荷区产生的内电场E又阻止多子的扩散运动 在空间电荷区后，由于正负电荷之间的相互作用，在空间电荷区中形成一个电场，其方向从带正电的N区指向带负电的P区，由于该电场是由载流子扩散后在半导体内部形成的，故称为内电场。因为内电场的方向与电子的扩散方向相同，与空穴的扩散方向相反，所以它是阻 止载流子的扩散运动的。 综上所述，PN结中存在着两种载流子的运动。一种是多子克服电场的阻力的扩散运动；另一种是少子在内电场的作用下产生的漂移运动。因此，只有当扩散运动与漂移运动达到动态平衡时，空间电荷区的宽度和内建电场才能相对稳定。由于两种运动产生的电流方向相反，因而在无外电场或其他因素激励时，PN结中无宏观电流。
晶闸管可控硅的结构与工作原理
一、晶闸管的基本结构 晶闸管（SemiconductorControlled Rectifier 简称SCR ）是一种四层结构（PNPN ）的大功率半导体器件,它同时又被称作可控整流器或可控硅元件。它有三个引出电极，即阳极（A ）、阴极（K ）和门极（G ）。其符号表示法和器件剖面图如图1所示。 图1 符号表示法和器件剖面图 普通晶闸管是在N 型硅片中双向扩散P 型杂质（铝或硼），形成211P N P 结构，然后在2P 的大部分区域扩散N 型杂质（磷或锑）形成阴极，同时在2P 上引出门极，在1P 区域形成欧姆接触作为阳极。 图2、晶闸管载流子分布 二、晶闸管的伏安特性 晶闸管导通与关断两个状态是由阳极电压、阳极电流和门极电流共同决定
的。通常用伏安特性曲线来描述它们之间的关系，如图3所示。 图3 晶闸管的伏安特性曲线 当晶闸管AK V 加正向电压时，1J 和3J 正偏，2J 反偏，外加电压几乎全部降落在2J 结上，2J 结起到阻断电流的作用。随着AK V 的增大，只要BO AK V V <，通过阳极电流A I 都很小，因而称此区域为正向阻断状态。当AK V 增大超过BO V 以后，阳极电流突然增大，特性曲线过负阻过程瞬间变到低电压、大电流状态。晶闸管流过由负载决定的通态电流T I ，器件压降为1V 左右，特性曲线CD 段对应的状态称为导通状态。通常将BO V 及其所对应的BO I 称之为正向转折电压和转折电流。晶闸管导通后能自身维持同态，从通态转换到断态，通常是不用门极信号而是由外部电路控制，即只有当电流小到称为维持电流H I 的某一临界值以下，器件才能被关断。 当晶闸管处于断态（BO AK V V <）时，如果使得门极相对于阴极为正，给门极通以电流G I ，那么晶闸管将在较低的电压下转折导通。转折电压BO V 以及转折电流BO I 都是G I 的函数，G I 越大，BO V 越小。如图3所示，晶闸管一旦导通后，即使去除门极信号，器件仍然然导通。 当晶闸管的阳极相对于阴极为负，只要RO AK V V <，A I 很小，且与G I 基本无关。但反向电压很大时（RO AK V V ≈），通过晶闸管的反向漏电流急剧增大，表现出晶闸管击穿，因此称RO V 为反向转折电压和转折电流。
可控硅晶闸管的基础知识
关于可控硅 一、可控硅的概念和结构？ 晶闸管又叫可控硅。自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。今天大家使用的是单向晶闸管，也就是人们常说的普通晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极〔图2(a)〕：第一层P型半导体引出的电极叫阳极A，第三层P型半导体引出的电极叫控制极G，第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号〔图2(b)〕可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。 二、可控硅的种类 可控硅有多种分类方法。 （一）按关断、导通及控制方式分类：可控硅按其关断、导通及控制方式可分为普通可控硅、双向可控硅、逆导可控硅、门极关断可控硅（GTO）、BTG可控硅、温控可控硅和光控可控硅等多种。 （二）按引脚和极性分类：可控硅按其引脚和极性可分为二极可控硅、三极可控硅和四极可控硅。 （三）按封装形式分类：可控硅按其封装形式可分为金属封装可控硅、塑封可控硅和陶瓷封装可控硅三种类型。其中，金属封装可控硅又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种；塑封可控硅又分为带散热片型和不带散热片型两种。 （四）按电流容量分类：可控硅按电流容量可分为大功率可控硅、中功率可控硅和小功率可控硅三种。通常，大功率可控硅多采用金属壳封装，而中、小功率可控硅则多采用塑封或陶瓷封装。 (五）按关断速度分类：可控硅按其关断速度可分为普通可控硅和高频（快速）可控硅。 图2 三、晶闸管的主要工作特性 为了能够直观地认识晶闸管的工作特性，大家先看这块示教板(图3)。晶闸管VS与小灯泡EL串联起来，通过开关S接在直流电源上。注意阳极A是接电源的正极，阴极K接电源的负极，控制极G通过按钮开关SB接在3V直流电源的正极(这里使用的是KP5型晶闸管，若采用KP1型，应接在1.5V直流电源的正极)。晶闸管与电源的这种连接方式叫做正向连接，也就是说，给晶闸管阳极和控制极所加的都是正向电压。现在我们合上电源开关S，小灯泡不亮，说明晶闸管没有导通；再按一下按钮开关SB，给控制极输入一个触发电压，小灯泡亮了，说明晶闸管导通了。这个演示实验给了我们什么启发呢? 图3 这个实验告诉我们，要使晶闸管导通，一是在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压，二是在它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压。晶闸管导通后，松开按钮开关，去掉触发电压，仍然维持导通状态。 晶闸管的特点：是“一触即发”。但是，如果阳极或控制极外加的是反向电压，晶闸管就不能导通。控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通，却不能使它关断。那么，用什么方法才能使导通的晶闸管关断呢?使导通的晶闸管关断，可以断开阳极电源(图3中的开关S)或使阳极电流小于维持导通的最小值(称为维持电流)。如果晶闸管阳极和阴极之间外加
半导体二极管及其基本电路
第二章半导体二极管及其基本电路 本章内容简介 半导体二极管是由一个PN结构成的半导体器件,在电子电路有广泛的应用。本章在简要地介绍半导体的基本知识后，主要讨论了半导体器件的核心环节——PN 结。在此基础上，还将介绍半导体二极管的结构、工作原理,特性曲线、主要参数以及二极管基本电路及其分析方法与应用。最后对齐纳二极管、变容二极管和光电子器件的特性与应用也给予简要的介绍。（一）主要内容: ?半导体的基本知识 ?PN结的形成及特点，半导体二极管的结构、特性、参数、模型及应用电路 （二）基本要求: ?了解半导体材料的基本结构及PN结的形成 ?掌握PN结的单向导电工作原理 ?了解二极管（包括稳压管）的V-I特性及主要性能指标 （三）教学要点： ?从半导体材料的基本结构及PN结的形成入手，重点介绍PN结的单向导电工作原理、 ?二极管的V-I特性及主要性能指标
2.1 半导体的基本知识 2.1.1 半导体材料 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。导电性能介于导体与绝缘体之间材料，我们称之为半导体。在电子器件中，常用的半导体材料有：元素半导体，如硅（Si）、锗（Ge）等；化合物半导体，如砷化镓（GaAs）等；以及掺杂或制成其它化合物半导体材料，如硼（B）、磷（P）、锢（In）和锑（Sb）等。其中硅是最常用的一种半导体材料。 半导体有以下特点： 1．半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间 2．半导体受外界光和热的刺激时，其导电能力将会有显著变化。 3．在纯净半导体中，加入微量的杂质，其导电能力会急剧增强。 2.1.2 半导体的共价键结构 在电子器件中，用得最多的半导体材料是硅和锗，它们的简化原子模型如下所示。硅和锗都是四价元素，在其最外层原子轨道上具有四个电子，称为价电子。由于原子呈中性，故在图中原子核用带圆圈的+4符号表示。半导体与金属和许多绝缘体一样，均具有晶体结构，它们的原子形成有排列，邻近原子之间由共价键联结，其晶体结构示意图如下所示。图中表示的是晶体的二维结构，实际上半导体晶体结构是三维的。 硅和锗的原子结构简化模型及晶体结构
半导体二极管及其应用习题解答
第1章半导体二极管及其基本电路 教学内容与要求 本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。教学内容与教学要求如表所示。要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。主要掌握半导体二极管在电路中的应用。 表第1章教学内容与要求 内容提要 1.2.1半导体的基础知识 1．本征半导体 高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。 本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差， 2．杂质半导体 (1)N型半导体本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N型半导体，N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。N型半导体呈电中性。 (2) P型半导体本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P型半导体。P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。P型半导体呈电中性。 在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。 1.2.2 PN结及其特性
1．PN 结的形成 在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N 型半导体，另一边形成P 型半导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。PN 结是构成其它半导体器件的基础。 2．PN 结的单向导电性 PN 结具有单向导电性。外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。 3. PN 结的伏安特性 PN 结的伏安特性： )1(T S -=U U e I I 式中，U 的参考方向为P 区正，N 区负，I 的参考方向为从P 区指向N 区；I S 在数值上等于反向饱和电流；U T =KT /q ，为温度电压当量，在常温下，U T ≈26mV 。 (1) 正向特性 0>U 的部分称为正向特性，如满足U ??U T ，则T S U U e I I ≈，PN 结的正向电流I 随正向电压U 按指数规律变化。 (2) 反向特性 0>，则S I I -≈，反向电流与反向电 压的大小基本无关。 (3) 击穿特性 当加到PN 结上的反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为PN 结反向击穿，击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。 4. PN 结的电容效应 PN 结的结电容C J 由势垒电容C B 和扩散电容C D 组成。C B 和C D 都很小，只有在信号频率较高时才考虑结电容的作用。当PN 结正向偏置时，扩散电容C D 起主要作用，当PN 结反向偏置时，势垒电容C B 起主要作用。 1.2.3 半导体二极管 1. 半导体二极管的结构和类型 半导体二极管是由PN 结加上电极引线和管壳组成。 二极管种类很多，按材料来分，有硅管和锗管两种；按结构形式来分，有点接触型、面接触型和硅平面型几种。 2. 半导体二极管的伏安特性 半导体二极管的伏安特性是指二极管两端的电压u D 和流过二极管的电流i D 之间的关系。它的伏安特性与PN 结的伏安特性基本相同，但又有一定的差别。在近似分析时，可采用PN 结的伏安特性来描述二极管的伏安特性。 3. 温度对二极管伏安特性的影响 温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，温度每升高1o C ，PN 结的正向压降约减小（2~）mV 。 二极管的反向特性曲线随温度的升高将向下移动。当温度每升高10 o C 左右时，反向饱和电流将加倍。 4. 半导体二极管的主要参数 二极管的主要参数有：最大整流电流I F ；最高反向工作电压U R ；反向电流I R ；最高工作频率f M 等。由于制造工艺所限，即使同一型号的管子，参数也存在一定的分散性，因此手册上往往给出的是参数的上限值、下限值或范围。 5. 半导体二极管的模型 常用的二极管模型有以下几种：
可控硅模块和固态继电器有什么区别
可控硅和固态继电器的区别是什么 ?
固态继电器只是相当于一个开关,不能调节电流.可控硅能控制其导通角,能调节电流的大小. 固态继电器其实也是以可控硅为主要部件而制作的，所不同的是，固态继电器动作电压与控制电压通过内部电路例如光耦进行分离的，如果你觉的好奇的话我建议你拆一个固态继电器看看内部，如果你稍懂是电路知识，你完全可以按照里面的电路进行自制一个，呵呵！其实也不是难事，只不过少了一个漂亮的外壳罢了！ 可控硅可以是单向的，也可以是双向的，可以过零触发也可以移相触发，固态继电器同样是如此的。所以，他们的用途、形式都有一样类型产品，从这一点上（使用的形式、性质角度）没有区别，因为固态继电器也是可控硅做的（三极管的固态继电器除外）。那么他们的区别到底在那呢？总不会一个东西，两个名字吧？他们的区别就在于，可控硅就是可控硅，固态继电器则是可控硅+同步触发驱动。这就是区别。 现在有一种叫“智能化可控硅模块”，他把可控硅元件、同步触发驱动做在一个模块里了，这种可控硅与固态继电器已经无法区分了。当然，从形状上可以区分。 可控硅的工作原理及基本特性 1、工作原理 可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如图1所示 当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流 ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。 由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。 由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化. 状态条件说明 从关断到导通 1、阳极电位高于是阴极电位 2、控制极有足够的正向电压和电流
第1章__半导体二极管及其应用习题解答xx汇总
第1章半导体二极管及其基本电路 1.1 教学内容与要求 本章介绍了半导体基础知识、半导体二极管及其基本应用和几种特殊二极管。教学内容与教学要求如表1.1所示。要求正确理解杂质半导体中载流子的形成、载流子的浓度与温度的关系以及PN结的形成过程。主要掌握半导体二极管在电路中的应用。 表1.1 第1章教学内容与要求 1.2 内容提要 1.2.1半导体的基础知识 1．本征半导体 高度提纯、结构完整的半导体单晶体叫做本征半导体。常用的半导体材料是硅(Si)和锗(Ge)。本征半导体中有两种载流子：自由电子和空穴。自由电子和空穴是成对出现的，称为电子空穴对，它们的浓度相等。 本征半导体的载流子浓度受温度的影响很大，随着温度的升高，载流子的浓度基本按指数规律增加。但本征半导体中载流子的浓度很低，导电能力仍然很差， 2．杂质半导体 (1) N型半导体本征半导体中，掺入微量的五价元素构成N型半导体，N型半导体中的多子是自由电子，少子是空穴。N型半导体呈电中性。 (2) P型半导体本征半导体中，掺入微量的三价元素构成P型半导体。P型半导体中的多子是空穴，少子是自由电子。P型半导体呈电中性。 在杂质半导体中，多子浓度主要取决于掺入杂质的浓度，掺入杂质越多，多子浓度就越大。而少子由本征激发产生，其浓度主要取决于温度，温度越高，少子浓度越大。 1.2.2 PN结及其特性 1．PN结的形成 在一块本征半导体上，通过一定的工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半
导体，在P 型区和N 型区的交界处就会形成一个极薄的空间电荷层，称为PN 结。PN 结是构成其它半导体器件的基础。 2．PN 结的单向导电性 PN 结具有单向导电性。外加正向电压时，电阻很小，正向电流是多子的扩散电流，数值很大，PN 结导通；外加反向电压时，电阻很大，反向电流是少子的漂移电流，数值很小，PN 结几乎截止。 3. PN 结的伏安特性 PN 结的伏安特性： )1(T S -=U U e I I 式中，U 的参考方向为P 区正，N 区负，I 的参考方向为从P 区指向N 区；I S 在数值上等于反向饱和电流；U T =KT /q ，为温度电压当量，在常温下，U T ≈26mV 。 (1) 正向特性 0>U 的部分称为正向特性，如满足U >>U T ，则T S U U e I I ≈，PN 结的 正向电流I 随正向电压U 按指数规律变化。 (2) 反向特性 0>，则S I I -≈，反向电流与反向电压的大小基本无关。 (3) 击穿特性 当加到PN 结上的反向电压超过一定数值后，反向电流急剧增加，这种现象称为PN 结反向击穿，击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。 4. PN 结的电容效应 PN 结的结电容C J 由势垒电容C B 和扩散电容C D 组成。C B 和C D 都很小，只有在信号频率较高时才考虑结电容的作用。当PN 结正向偏置时，扩散电容C D 起主要作用，当PN 结反向偏置时，势垒电容C B 起主要作用。 1.2.3 半导体二极管 1. 半导体二极管的结构和类型 半导体二极管是由PN 结加上电极引线和管壳组成。 二极管种类很多，按材料来分，有硅管和锗管两种；按结构形式来分，有点接触型、面接触型和硅平面型几种。 2. 半导体二极管的伏安特性 半导体二极管的伏安特性是指二极管两端的电压u D 和流过二极管的电流i D 之间的关系。它的伏安特性与PN 结的伏安特性基本相同，但又有一定的差别。在近似分析时，可采用PN 结的伏安特性来描述二极管的伏安特性。 3. 温度对二极管伏安特性的影响 温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，温度每升高1o C ，PN 结的正向压降约减小（2~2.5）mV 。 二极管的反向特性曲线随温度的升高将向下移动。当温度每升高10 o C 左右时，反向饱和电流将加倍。 4. 半导体二极管的主要参数 二极管的主要参数有：最大整流电流I F ；最高反向工作电压U R ；反向电流I R ；最高工作频率f M 等。由于制造工艺所限，即使同一型号的管子，参数也存在一定的分散性，因此手册上往往给出的是参数的上限值、下限值或范围。 5. 半导体二极管的模型 常用的二极管模型有以下几种：
第二章、二极管应用电路
第二章二极管应用电路 一、填空题 1、将交流电变换成单向脉动电流的过程成为，实现这种功能的电路称为。 2、整流电路是利用二极管的特性构成的。 3、单相半波整流电路是由、和组成。 4、这种大小波动，方向不变的电流称为。 5、半波整流电路的缺点是和。 6、半波整流电路负载两端的电压的平均值V 是变压器二次侧电 压有效值V 2的倍。流过负载电流的平均值I 是。流过二极管的正向电流I V 为。二极 管截止时，它承受的反向峰值电压V R 为。 7、单相半波整流电路中二极管必须满足、 两个条件。 8、单相全波整流电路是由组成的。变压器二次侧绕组具有。 9、单相全波整流电路中负载与整流二极管的电压和电流为 V 0= ；I = ；V R = ；I V = 。 10、桥式整流电路是一种去掉变压器中心抽头的全波整流电路， 由只二极管、和组成。 11、桥式整流电路输入电压V 1 为正半周时，整流二极管和 导通，和截止。桥式整流电路输入电压V 1为负半周时，整流二极管和导通，和截止。 12、桥式整流电路中负载与整流二极管的电压和电流为 V 0= ；I = ；V Rm = ；I V = 。 13、在所有整流电路的输出电压中，都不可避免的包含有。为了减少交流分量，一般在整流电路以后都要加接以使负载得到平滑的直流电压。 14、在整流电路中接入滤波电容时，输出电压的平均值随整流电路的不同而不同。工程上可按下列公式进行估算：半波整流： V 0= 。桥式整流：V = 。空载时：V = 。 15、我们学过的单相整流电路包括、、 。 16、桥式整流电路中，输出电压 V o = 9V，负载电流I L = 1A，则 二极管承受的反向电压为_________V。 17、若某单相桥式整流电路中有一只整流二极管短路，则
第9章 电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介
目录 目录............................................................................................................................................................................. I 第9章电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介 . (1) 9.1 电力二极管的应用简介 (1) 9.1.1 电力二极管的种类 (1) 9.1.2 各种常用的电力二极管结构、特点和用途 (1) 9.1.3 电力二极管的主要参数 (1) 9.1.4 电力二极管的选型原则 (2) 9.2 电力晶体管的应用简介 (3) 9.2.1 电力晶体管的主要参数 (3) 9.2.2 电力晶体管的选型原则 (3) 9.3 晶闸管的应用简介 (4) 9.3.1 晶闸管的种类 (4) 9.3.2 各种常用的晶体管结构、特点和用途 (4) 9.3.3 晶闸管的主要参数 (5) 9.3.4 晶闸管的选型原则 (6) 9.4 总结 (7)
第9章电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介 9.1 电力二极管的应用简介 电力二极管（Power Diode）在20世纪50年代初期就获得应用，当时也被称为半导体整流器；它的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管相同，都以半导体PN结为基础，实现正向导通、反向截止的功能。电力二极管是不可控器件，其导通和关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。电力二极管实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。 9.1.1 电力二极管的种类 电力二极管主要有普通二极管、快速恢复二极管和肖特基二极管。 9.1.2 各种常用的电力二极管结构、特点和用途 名称结构特点、用途实例图片 整流二极管 多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中。其反向恢复时间较长，一般在5s以上，其正向电流定额和反向电压定额可以达到很高。 快速恢复二极管 恢复过程很短，特别是反向恢复过程很短（一般在5s以下）。快恢复外延二极管，采用外延型P-i-N结构，其反向恢复时间更短（可低于50ns），正向压降也很低（0.9V左右）。从性能上可分为快速恢复和超快速恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100ns以下，甚至达到20~30ns。 肖特基二极管 优点：反向恢复时间很短（10~40ns），正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲；在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低于快恢复二极管；因此，其开关损耗和正向导通损耗都比快速二极管还要小，效率高。 弱点：（1）当所能承受的反向耐压提高时其正向压降也会高得不能满足要求，因此多用于200V以下的低压场合.（2）反向漏电流较大且对温度敏感，因此反向稳态损耗不能忽略，而且必须更严格地限制其工作温度。 9.1.3 电力二极管的主要参数 1．正向平均电流I F（AV）。 正向平均电流指电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度（简称壳温，用T C表示）和散热条件下，其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。其是按照电流的发热效应来定义的，使用时应按有效值相