晶闸管及应用
晶闸管的原理与应用pdf
晶闸管的原理与应用一、晶闸管的基本原理晶闸管是一种电子器件，具有可控硅的特点。
其基本原理如下：1.PN结–晶闸管由P型半导体、N型半导体和P型半导体三层特殊结构构成。
–P型半导体具有正电荷载流子，N型半导体具有负电荷载流子，形成PN结。
2.开关特性–当PN结两端没有电压时，晶闸管处于关断状态。
–当PN结两端有正向电压时，晶闸管依然处于关断状态。
–当PN结两端有反向电压时，当反向电压超过某一临界值时，晶闸管会被击穿，进入导通状态。
3.可控性–通过控制晶闸管的控制电极，可以改变晶闸管的导通时间和导通电流。
–当控制电极施加正脉冲信号时，晶闸管进入导通状态，电流流过。
–当控制电极施加负脉冲信号时，晶闸管恢复关断状态，电流停止流动。
二、晶闸管的应用晶闸管由于其独特的特性，在电力控制、电动机控制和功率供应等领域有着广泛的应用。
1.电力控制–晶闸管可以控制电流的大小和方向，广泛应用于电力变频调速系统中。
–通过调节晶闸管的导通时间和导通电流，可以实现对电力系统的精确控制。
2.电动机控制–晶闸管可以控制电动机的启动、停止和转速等参数。
–通过控制晶闸管的导通时间和导通电流，可以实现对电动机的精确控制。
3.功率供应–晶闸管具有高功率控制能力，适用于高功率负载。
–晶闸管广泛应用于电力系统的功率供应、工业控制和电压变换等领域。
4.电流调制–晶闸管可通过不同的控制方式，实现电流的调制。
–通过改变晶闸管的导通时间和导通电流，可以实现正弦波、脉冲及方波等各种电流波形的调制。
三、晶闸管的优势与发展晶闸管作为一种可控硅器件，具有以下优势：•高可靠性：晶闸管的寿命长，无机械动部件，可靠性高。
•调制能力强：晶闸管能够实现多种电流波形的调制。
•功率控制精度高：晶闸管能够实现对功率的精确控制。
•体积小：晶闸管体积小，便于集成和安装。
晶闸管在过去几十年里得到了快速发展，随着科技的进步，有望在以下领域实现更多突破：1.新能源–晶闸管在风能、太阳能等新能源的开发和利用中有着广阔的应用前景。
晶闸管的原理及应用
晶闸管的原理及应用1. 晶闸管的原理晶闸管是一种半导体器件，其工作原理基于PN结的导通与截止特性。
晶闸管由四层PNPN结构组成，其中的P1-N1和N2-P2结称为控制结，而P2-N2结称为工作结。
晶闸管的工作原理可以分为两个状态：触发和导通。
1.1 触发状态在触发状态下，当控制结接受到一个正向脉冲电压时，会导致控制结内的正电荷的积累，从而降低控制结内的屏蔽电压。
一旦屏蔽电压降低到一定程度，晶闸管会进入导通状态。
1.2 导通状态在导通状态下，晶闸管的P2-N2结中的准电子可以移动到N2区域，将晶闸管的内部转变为一个低阻抗通路。
此时，只要存在足够的电流注入，晶闸管就能保持导通状态。
2. 晶闸管的应用晶闸管作为一种重要的半导体器件，广泛应用于各种电子电路中。
以下是晶闸管应用的一些常见场景：•电能调节：晶闸管可用于控制大功率电流，实现电力传输的调节，例如在工厂中用于控制电机的启停和速度调节。
•直流电动机驱动：晶闸管可以作为直流电动机的电流控制装置，通过控制晶闸管的导通时间和关断时间，可以调节直流电动机的转速。
•交流电源控制：晶闸管可用于交流电源的控制，例如用于电子变压器的调节。
•逆变器：晶闸管逆变器是将直流电压转换为交流电压的关键组成部分，广泛应用于太阳能和风能发电等领域。
•发光器件驱动：晶闸管可以用于驱动各种发光器件，如LED等。
•温度控制：通过控制晶闸管的导通时间和关断时间，可以实现温度控制，例如烤箱和电熨斗等家电产品中的温度控制。
3. 总结晶闸管是一种重要的半导体器件，其工作原理基于PN结的导通与截止特性。
它在电力调节、直流电机驱动、交流电源控制、逆变器、发光器件驱动和温度控制等领域都有重要的应用。
通过掌握晶闸管的原理及应用，可以更好地理解和应用该器件，实现各种电子电路的设计与控制。
以上就是晶闸管的原理及应用的介绍。
希望对你有所帮助！。
晶闸管的工作原理及应用
晶闸管的工作原理及应用晶闸管是一种半导体器件，它可以控制和放大电流。
晶闸管具有以下几个主要部分：PN结、栅极、阳极和触发极。
晶闸管的工作原理是由PN结的导通和截止状态之间的转换来完成的。
晶闸管的工作原理如下：1. PN结导通：当晶闸管的栅极电压为零时，PN结处于正向偏置状态，导通状态。
电流可以从阳极流向触发极，并且电流可以在晶闸管上形成一个低阻态。
2. PN结截止：当晶闸管的栅极电压大于阈值电压（通常为0.6V）时，PN结处于反向偏置状态，截止状态。
此时电流无法流过晶闸管，晶闸管上的电压为源电压（通常为几十伏）。
3. 触发控制：当需要导通晶闸管时，可以通过一个脉冲信号或电流输入到触发极，使晶闸管从截止状态转换为导通状态。
当晶闸管被触发后，它将保持导通状态直到重新施加反向电压或将栅极电压降至零。
晶闸管的应用非常广泛，主要有以下几个方面：1. 电力调节：晶闸管可以通过控制导通时间和截止时间来改变电流的大小，从而实现对电力的调节。
它广泛应用于变频调速、电机启动控制、磁控管发射脉冲控制等领域。
2. 电能控制：晶闸管可以用于电能的控制和转换。
例如，晶闸管可以实现电能的变换和分配，用于电力系统的能量调度和优化。
3. 交流电压调节：晶闸管可以用于控制交流电压的大小和频率。
通过控制晶闸管的导通角度，可以实现对交流电压的变压和调节。
4. 光、声、热控制：晶闸管可以用于控制光、声和热能的输出。
例如，晶闸管可用于控制光的强弱和频率，用于光通信和光电子设备。
5. 电源开关：晶闸管可以用作高压、高电流的开关，用于开关电源和电能传输系统。
总之，晶闸管是一种非常重要的半导体器件，具有广泛的应用领域。
通过控制晶闸管的导通和截止状态，可以实现对电流的控制和调节，从而满足不同领域的需求。
04第四章 晶闸管及其应用
第四章晶闸管及其应用第一节晶闸管的构造、工作原理、特性和参数晶闸管—可控硅，是一种受控硅二极管。
优点：体积小、重量轻、耐压高、容量大、响应速度快、控制灵活、寿命长、使用维护方便。
缺点：大多工作与断续的非线性周期工作状态，产生大量谐波干扰电网；过载能力和抗扰能力较差、控制电路复杂。
（由于技术进步，近年有改善）1.1晶闸管的基本结构：晶闸管是具有三个PN结的四层结构,其外形、结构及符号如图。
1.2晶闸管的工作原理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。
晶闸管导通后，去掉EG ，依靠正反馈，仍可维持导通状态。
晶闸管导通必须同时具备两个条件：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)。
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：1. 必须使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应不能维持。
2. 将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反向电压。
1.3晶闸管的伏安特性静态特性承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通；晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用；要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。
晶闸管的阳极伏安特性是指晶闸管阳极电流和阳极电压之间的关系曲线，如图3所示。
其中：第I象限的是正向特性；第III象限的是反向特性图3 晶闸管阳极伏安特性I G2>I G1>I GI G=0时，器件两端施加正向电压，正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即正向转折电压U bo，则漏电流急剧增大，器件开通。
这种开通叫“硬开通”，一般不允许硬开通；随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低；导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿；晶闸管本身的压降很小，在1V左右；导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值I H以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。
晶闸管的工作原理与应用
晶闸管的工作原理与应用晶闸管，又称为可控硅器件，是一种半导体器件，通过控制电流的输入使其在导通和关断之间切换，从而实现电能的控制和调节。
下面将详细介绍晶闸管的工作原理和应用。
晶闸管是由PNP型晶体管和PNP型二极管组成的四层结构。
它具有三个电极，分别是阳极（A端）、阴极（K端）和控制极（G端）。
晶闸管的工作原理可概括为以下五个阶段：1.断电状态：当外电源施加在晶闸管的阳极和阴极之间时，控制极无电压，晶闸管处于关断状态。
2.触发状态：当控制极施加一个正向电压时，晶闸管开始被触发，进入导通状态。
在此状态下，晶闸管的阳极和阴极之间的电流（也称为主电流）开始流动。
3.工作状态：一旦晶闸管被触发，晶闸管将持续一直到主电流下降到零。
即使控制极上施加的电压被移除或降低，晶闸管仍然保持导通。
4.关断状态：当主电流下降到零时，晶闸管将自动关断。
在此状态下，晶闸管的阻断电压（也称为封闭电压）为控制极和阳极之间的电压。
5.关断恢复状态：一旦晶闸管被关断，即使在问题电压下晶闸管的条件保持一段时间，它仍然不会被重新触发。
要重新触发晶闸管，需要重新施加电压来打开控制极。
晶闸管的应用：晶闸管具有较高的电流和电压承受能力，以及快速的开关速度，因此在各种电子和电力电路中得到广泛应用。
以下是晶闸管的主要应用领域：1.调光控制：晶闸管可以通过调整导通角来实现灯的亮度调节，用于家庭照明、道路照明等领域。
2.功率控制：晶闸管可以用于电力系统中的负载控制，如电动机调速、电阻炉加热控制等。
3.电源开关：晶闸管可以用于交流电源的整流和开关过程，实现直流电源的输出。
4.频率变换：晶闸管可以用于交流调制，实现交流电的频率变换。
5.电压调节：晶闸管可以作为稳压器，控制输出电压来保护负载设备。
6.电力因数校正：晶闸管可以用于改善电力系统的功率因数，提高系统效率。
7.电流开关：晶闸管可以用于过电流保护，当电流超过预设值时，晶闸管将自动关断以保护电路和设备。
第八章晶闸管及应用电路
8.2 晶闸管触发电路
2．其他类型的触发电路 ． （1）RC 触发电路 ）
特点：简单、成本低。 特点：简单、成本低。
8.2 晶闸管触发电路
（2）晶体管组合触发电路 ）
V1、V2：为 NPN 型，只用 C、E 两极。 、 两极。
8.2 晶闸管触发电路
（3）氖管触发电路 ）
成本低，氖管可作指示器。 成本低，氖管可作指示器。
（2）导通条件 ）
VEE > η VBB + V（VD为 PN 结的正向压降） 结的正向压降） D
8.2 晶闸管触发电路
3．单结晶体管触发电路 ． （1）单结晶体管触发脉冲形成电路 ） （2）工作原理 ） 电源接通后， 电源接通后，VBB 通过微调电阻 RP 充电， 和电阻 R1 向电容 C 充电，当单结晶体 管满足导通条件，单结晶体管导通， 管满足导通条件，单结晶体管导通， C 迅速放电， 迅速放电，在电阻 R3 上形成一个很窄 经过一个周期后， 的正脉冲 vb1。 经过一个周期后， 单结 晶体管截止， 晶体管截止，由 VBB 通过微调电阻 RP 充电， 和电阻 R1 向电容 C 充电，重复上述过 程。
8.2 晶闸管触发电路
8.2.1 结单向晶闸管
1．单结晶体管的结构和型号 ． （1）结构 ） 三个电极： 三个电极：发射极 E、第一基极、第 、第一基极、 二基极。 二基极。一个 PN 结。 （2）电路符号 ） 发射极箭头指向 B 1 极，表示经 PN 结 的电流只流向 B1 。 （3）外形 ）
8.2 晶闸管触发电路
2．双向晶闸管的工作特点 ． 特性： 无论加正向电压还是反向电压， 特性：主电极 T1、T2 无论加正向电压还是反向电压， 的触发信号无论是正向还是反向，它都能被“ 其控制极 G 的触发信号无论是正向还是反向，它都能被“触 导通。主电极间电压是交流形式。 发”导通。主电极间电压是交流形式。
晶闸管工作的原理及应用
晶闸管工作的原理及应用1. 晶闸管的基本原理晶闸管是一种半导体器件，通过控制晶闸管的阀值电压和触发电流，可以实现对电流的控制。
它具有双向导电性和开关特性，广泛应用于电力控制、调速、变频等领域。
1.1 结构晶闸管由四个半导体材料P-N-P-N组成，形成三个P-N结。
其中，P-N结1和P-N结3称为大型P-N结，P-N结2称为小型P-N结。
晶闸管的主要结构包括P 型层、N型层、门极、触发极和阳极。
1.2 工作原理晶闸管的工作原理可以概括为以下几个过程：1.断态：当晶闸管的阳极电压低于阀值电压时，晶闸管处于断态，没有电流通过。
此时，晶闸管相当于两个二极管反向串联。
2.导通态：当晶闸管的阳极电压高于阀值电压，并且在控制极上施加了足够的正向触发电流时，晶闸管会进入导通态。
此时，晶闸管相当于一个低阻抗导通通道，允许电流从阳极流向阴极。
3.关断态：当晶闸管进入导通态，在没有外部触发信号的情况下，晶闸管会一直保持导通。
要将晶闸管从导通态转变为断态，需要在控制极上施加一个负向脉冲，称为关断触发。
1.3 特性晶闸管具有以下特点：•双向导电性：晶闸管可以实现正向和反向的导通，电流可以在两个方向上流动。
•可控性：通过调整控制极上的触发电流和门极电压，可以实现对晶闸管的导通和关断进行精确控制。
•耐压能力：晶闸管可以承受较高电压，适用于高压、大功率的电力控制系统。
2. 晶闸管的应用领域晶闸管由于其独特的工作原理和特性，在许多领域具有广泛的应用。
2.1 电力控制晶闸管被广泛应用于电力传输和分配系统中。
通过控制晶闸管的导通和关断，可以实现对电力的调控和分配，提高电网的稳定性和效率。
在电力系统中，晶闸管常用于交流调光、电炉控制、电力变换和电压调节等方面。
2.2 调速和变频晶闸管可以用于电机的调速和变频控制。
通过控制晶闸管的导通时间和关断时间，可以实现对电机转速的调节。
这种调速方式简单可靠，可以满足不同负载下的转速要求。
2.3 电子制冷晶闸管在电子制冷领域也得到了广泛应用。
晶闸管原理及应用
图3 阳极加反向电压 图4 阳极加正向电压
(2) 正向特性
当门极G开路,阳极A加上正向电压时(见图4),J1、J3结正偏,但J2结反偏,这与普通PN结的反向特性相似,也只能流过很小电流,这叫正向阻断状态,当电压增加,如图2的特性曲线OA段开始弯曲,弯曲处的电压UBO称为“正向转折电压”。
设PNP管和NPN管的集电极电流分别为IC1和IC2,发射极电流相应为Ia和Ik,电流放大系数相应为α1=IC1/Ia和α2=IC2/Ik,设流过J2结的反相漏电流为ICO,晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和:
Ia=IC1+IC2+ICO
(3) 触发导通
在门极G上加入正向电压时(如图5所示),因J3正偏,P2区的空穴进入N2区,N2区的电子进入P2区,形成触发电流IGT。在晶闸管的内部正反馈作用(如图2)的基础上,加上IGT的作用,使晶闸管提前导通,导致图2中的伏安特性OA段左移,IGT越大,特性左移越快。
图5 阳极和门极均加正向电压
由于电压升高到J2结的雪崩击穿电压后,J2结发生雪崩倍增效应,在结区产生大量的电子和空穴,电子进入N1区,空穴进入P2区。进入N1区的电子与由P1区通过J1结注入N1区的空穴复合。同样,进入P2区的空穴与由N2区通过J3结注入P2区的电子复合，雪崩击穿后，进入N1区的电子与进入P2区的空穴各自不能全部复合掉。这样，在N1区就有电子积累，在P2区就有空穴积累，结果使P2区的电位升高，N1区的电位下降，J2结变成正偏，只要电流稍有增加,电压便迅速下降，出现所谓负阻特性，见图2中的虚线AB段。这时J1、J2、J3三个结均处于正偏，晶闸管便进入正向导电状态——通态,此时，它的特性与普通的PN结正向特性相似，如图2的BC段。
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