晶闸管智能调功器基础知识
晶闸管相关知识点总结
晶闸管相关知识点总结一、晶闸管的基本结构晶闸管由四层P-N结组成，常用的结构有NPNP和PNPN两种。
NPNP结构的晶闸管由N型半导体和P型半导体交替组成，其中N1P1之间为薄的P2层，称为控制层。
PNPN结构的晶闸管则由P型半导体和N型半导体交替组成，其中P1N1之间为薄的N2层，也称为控制层。
在两种结构中，N1和P2之间或P1和N2之间的结被称为触发结，控制层P2或N2与外接的触发电压信号V_g相结，当V_g增大到一定数值时，触发结打开，晶闸管导通，电流通过。
晶闸管的最大阳极与阴极电压称为额定阳极电压U DRM，最大阳极电流称为额定阳极电流I DRM。
二、晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理可以从触发过程和导通过程两个方面来解释：1.触发过程晶闸管的触发过程是从晶闸管关断状态转变成导通状态的过程。
在正常工作状态下，晶闸管的阳极与阴极两端之间的电压为正向电压，晶闸管是处于关断状态的。
当控制层加上一个正脉冲电压时，触发结上的电场会产生漏极扩散，从而使控制层中的电子和空穴向N1层或P1层运动。
如果控制层中的载流子浓度高于某个值，那么触发结的电阻就会下降，电流将通过触发结，使晶闸管进入导通状态。
2.导通过程当晶闸管处于导通状态时，阳极和压电传输的电流都是主要的通电要素。
此时晶闸管的特性曲线显示出电流与电压之间的非线性关系。
当电流I G增加，晶闸管的触发电压U GT几乎不变，但是阳极电流I A与触发电流I G呈线性关系。
当晶闸管的阳极电压增加，电流增大，但是增加的速度并非线性关系。
当电压继续增大时，电流稳定在一个较大的数值。
在导通状态下，晶闸管相当于一个两端电压少量扩大的二极管。
三、晶闸管的特性晶闸管的特性可以从静态特性和动态特性两个方面来讨论：1.静态特性晶闸管的静态特性包括触发特性和导通特性两个方面：触发特性是指晶闸管在不同触发电流和触发电压条件下的触发特性曲线。
当触发电流I G增加时，触发电压U GT基本不变，这种关系在实际电路中经常用来测量晶闸管的参数。
晶闸管介绍
晶闸管介绍：晶闸管是一种大功率开关型半导体器件，具有硅整流器件的特性。
1957年美国通用电器公司开发出世界上第一款晶闸管产品，并于1958年将其商业化。
晶闸管是PNPN 四层半导体结构，有三个极：阳极、阴极和控制极。
它能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制，被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。
晶闸管具有硅整流器件的特性，因此能够在高电压、大电流条件下工作。
在实际应用中，晶闸管的导通和截止状态可以通过控制极触发电流来实现控制。
在正向电压条件下，晶闸管内部两个等效三极管均处于截止状态，此时晶闸管是截止的。
当控制极上施加触发电流时，晶闸管内部等效三极管导通，晶闸管进入导通状态。
在导通状态下，控制极失去作用，即使控制极上施加反向电压，晶闸管仍然保持导通状态。
要使晶闸管截止，需要使其阳压为零或为负，或将阳压减小到一定程度，使流过晶闸管的电流小于维持电流，晶闸管才自行关断。
此外，晶闸管具有正向和反向特性。
在正向特性下，只有很小的正向漏电流；在反向特性下，需要施加反向电压才能使晶闸管导通。
因此，在实际应用中需要根据具体电路要求选择合适的晶闸管类型和规格。
晶闸管的基础知识
晶闸管的基础知识晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称，又称作可控硅整流器(Silicon Controlled Rec（ti）fier——SCR)，以前被简称为可控硅。
由于其能承受的电压和（电流）容量仍然是目前（电力电子）器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。
1结构和（工作原理）晶闸管的结构：从外形看，晶闸管主要有螺栓型和平板型两种封装结构。
有阳极A、阴极K和门极G(控制端)三个连接端。
内部是PNPN四层（半导体）结构。
a) 外形b) 结构c) （电气）图形符号晶闸管的工作原理：为了更好地分析晶闸管的工作原理，我们采用双（晶体管）模型分析，具体见下图按照晶体管工作原理，可列出如下方程：式中α1和α2分别是晶体管V1和V2的共基极电流增益;ICBO1和ICBO2分别是V1 和V2的共基极漏电流。
由上面四个等式可得晶体管的特性是：在低发射极电流下α是很小的，而当发射极电流建立起来之后，α迅速增大。
在晶体管阻断状态下，IG =0，而α1 +α2是很小的。
由上式可看出，此时流过晶闸管的漏电流只是稍大于两个晶体管漏电流之和。
如果注入触发电流使各个晶体管的发射极电流增大以致α1 +α2趋近于1的话，流过晶闸管的电流IA(阳极电流)将趋近于无穷大，从而实现器件饱和导通。
由于外电路负载的限制，IA实际上会维持有限值。
除门极触发外其他几种可能导通的情况：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过高结温较高光触发这些情况除了光触发由于可以保证（控制电路）与主电路之间的良好绝缘而应用于（高压）电力设备中之外，其它都因不易控制而难以应用于实践。
只有门极触发是最精确、迅速而可靠的控制手段。
2基本特性静态特性正常工作时的特性：当晶闸管承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。
当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。
晶闸管及其工作原理
通过控制电极施加正向脉冲、负向脉冲 等控制信号，可实现发射极的控制。
晶闸管的工作特性和参数
电流电压特性
晶闸管的电流电压特性是非线性 的，可用电流-电压曲线表示。
保持电流
晶闸管的保持电流是指在开通过 程中，控制电极一旦断开，晶闸 管仍保持导通，不需控制电极信 号，保持电流大小是晶闸管的重 要参数。
局限性
• 仅适用于交流电源。 • 保持电流较小，升温快。 • 容易被电噪声触发，出现误动。
晶闸管的发展历程和前景展望
年代
1959 1971 1988 2010
发展 里程碑 晶闸管诞生 基础理论提出 实现大电流、高压控制 SiC晶闸管、GaN晶闸管研发成功
未来，晶闸管将更广泛地应用于新能源、节能减排、智能电力等领域。
总结和要点
• 晶闸管是一种重要的电子器件，适用于电力电子、通讯储能、控制技 术等领域。
• 晶闸管的优点是结构简单、功率大、响应速度快等；局限性是保持电 流较小和易误动等。
• 晶闸管在发展中迎来了多次里程碑，发展前景广阔。
晶闸管及其工作原理
晶闸管是一种电子器件，广泛用于电力电子领域。本次演讲将介绍晶闸管的 定义、结构、工作原理和应用领域，以及其优点、局限性、发展历程和前景。
晶闸管的定义和作用
定义
晶闸管是一种集微电子、光电、固态物理、控制论、电力电子于一身的半导体开关器件。
作用
晶闸管可用于电力调节、功率控制、频率控制、光控电路等领域。具有与可控硅相比更快的 开关速度和更大的控制范围等优点。
结构
晶闸管由PNPN四层结构和控制电极组成，具有双向导电性和可控性。
晶闸管的结构和工作原理
1
控制原理
2
晶闸管控制电极的信号作用下，PNPN结 从正向双极型耗散电阻状态转为低阻状
晶闸管原理以及参数介绍
晶閘管結構可等效為一個 NPN型和一個PNP型三極管， 根據其連接方式等效電路 可以基本瞭解到晶閘管控 制導通方式
控制極G加正 向脉衝電壓
NPN管導通
PNP管導通
PNP管關閉
Y
N
NPN管關閉
IT>IH?
整個晶閘管關閉
整個晶閘管 導通
晶閘管的分類
基本分類
按关断导通控制 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、温控晶闸管和光控晶闸管(LTT)等多种。
普通晶闸管最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二极管整 流电路属于不可控整流电路。如果把二极管换成晶闸管，就可 以构成可控整流电路。
晶閘管的基本應用
1.单相半波相控整流电路 下图为单相半波相控整流电路（Single-phase half wave
controllable rectifier），整流变压器二次电压有效值用U2表 示，瞬时值用u2表示，负载上输出电压用uo表示。
（2）维持电流IH（Holding current） 指在室温和门极开路时，逐渐减小导通状态下晶闸管的
阳极电流，最后能维持晶闸管持续导通所必须的最小阳极电 流，结温越高，维持电流IH越小，晶闸管越难关断。
晶閘管的參數介紹
2. 晶闸管的电流参数
（3）掣住电流IL（Latching current） 指晶闸管触发后，刚从正向阻断状态转入导通状态，在立
（6）通态正向平均电压UF
在规定的环境温度和标准散热条件下，器件正向通过正弦 半波额定电流时，其两端的电压降在一周期内的平均值，又称 管压降，其值在0.6~1.2V之间。
晶閘管的參數介紹
2. 晶闸管的电流参数
晶闸管的定义及主要参数和使用详解
晶闸管的定义及主要参数和使用详解晶闸管的发明在当今高科技时代，电力控制技术的发展对于现代社会的可持续运行至关重要。
而晶闸管作为一种重要的电力控制元件，正发挥着不可或缺的作用。
本文将深入介绍晶闸管的基本原理、控制使用、重要参数以及其应用领域。
晶闸管的发明随着电力系统的扩展和电气设备的广泛应用，对电力控制的需求日益增加。
传统的机械式开关和控制方法存在效率低下、寿命短等问题。
因此，寻找更高效、可靠的电力控制方法成为了一个迫切的需求。
1956年，苏联的科学家Oleg Losev首次提出了PNPN结构的概念。
尽管他没有将其实际制造成可用器件，但这个概念为晶闸管的开发铺平了道路。
他的想法激发了后来研究者们对PNPN结构的探索。
1957年，美国物理学家Robert Noyce和Gordon Moore在贝尔实验室工作时，设计并制造了第一个可实际使用的PNPN结构的器件，被称为“Silicon Controlled Switch”（SCS）。
尽管在当时尚未广泛应用，但这是晶闸管发展的重要里程碑。
1958年，Gerald Pearson、Dawon Kahng和John Moll从贝尔实验室获得了专利，描述了一个在电流触发下能控制电流的器件。
他们将这个器件命名为“晶闸管”，即Thyristor，这个名称在随后的发展中被广泛使用。
晶闸管的重要参数触发电流门限（I_GT）：触发电流门限是指需要在栅极施加的最小电流，以使晶闸管从关断状态切换到导通状态。
这个参数决定了触发晶闸管的最小控制电流。
保持电流（I_H）：保持电流是指在晶闸管导通状态下，需要流过晶闸管的最小电流，以保持其导通。
如果电流降至保持电流以下，晶闸管将自动关断。
最大额定电压（V_RRM）：最大额定电压是晶闸管可以承受的最大反向重复电压。
这个参数与晶闸管的电压耐受能力相关，决定了它适用的电路电压范围。
最大额定电流（I_TAV）：最大额定电流是指晶闸管可以承受的最大平均电流。
晶闸管交流调功器的基本原理及其与交流调压器的区别1
一
ＵＳ
＝
０
一
Ｖ Ｖ Ｖ Ｖ ｋ ／ Ｖ
个
八 八— ／ ＼ 八 ／ ＼八 ／ ＾ ＼ｔ ～ ｎ — Ｎ
Ｖ —
Ｖ
Ｕ０１ ｌ
０
厂 ＼ 八 八 八
八
厂 ＼ ｔ ～
பைடு நூலகம்
Ｖ Ｖ Ｖ Ｖ Ｖ
Ｖ
１ １ ０ ２ ｌ
图 １交流调功器的ｔ电路
交流 调功器与相控式交 流调压器 的区别在于 两者的控制 疗 式不 同。 调功器采用通断式控制方式 ， 调压器则采用移相触发控制 方式 。调功器各支路的晶闸管连续导通几个周期后又持续截止一 段时间。在 晶闸管导通期 间， 负载电压与电源 电压相同 ， 晶闸管截 止时各相负载电压为 ０ 。通过晶闸管周期性地通断可 以调节负载 的功率。设交流电源电压 的周期为 Ｔ ， 晶闸管的通断周期 为 Ｔ ， 其
态平均电流 Ｉ ， 应满足按以下公式得出的计算值：
＿ （１ 孓 ２
时值较大时， 晶体管导通， 集电极输出电压 Ｉ １ 。 为０ ， 没有脉冲输 。
只有在梯形波电压很小 ， 也就是在电源电压 的过零点附近时 ， 由于 基极 电位过低 ， 晶体管才处 于截止状态 ， 此时其集 电极 电压 ｕ ， 为 高电平 ， 向晶闸管输出触发脉 冲。主电路 电源电压每一个半周 ， 在
工作模式使电源电压断断续续地加在 负载上 ， 只适合在 时间常数 很大 的负载中应用 ， 如温度控制系统。 对于照明 、 电力传 动等负载 是不能采用的 。 这种 电子式调功器 的电压和 电流的测量也不能使
用普通的 电压表和电流表。另外 ， 交流调功器输 出电压 的调节是 通过改变每周期 中输 出正弦波 的个数 即改 变 ｎ来实 现的 ， ｎ只能 是整数 ， 所 以输 出电压 的调节 实际 上是有梯度 （ 即便这 个梯度较 小） 而不 是 完 全 平 滑 连 续 的 。 交流调功 器中晶闸管 电流的计算要 以晶闸管导通 期间 的电 流为依据 ， 而不 能按一个 工作周期 （ Ｔ ｃ ） 中的平均 电流 ， 如果 晶闸 管导通时负载的相 电流有效值为 Ｉ ， 则此时流过每一个 晶闸管的 电流有效 值为 ｘ ／ ２ Ｉ 根 据晶闸管 电流计算 的原则 ， 晶 闸管 的通
晶闸管(可控硅)调功器的使用方法
晶闸管（可控硅）调功器的使用方法
一、概述
在工业现代化向工业4.0发展中北京富安时公司研发用晶闸管调功器SCR作为开关交流电的应用的控制器，一般控制交流电的时候，我们会使用交流接触器等SSR很多种方法，如：
1、使用继接触器
2、使用大功率的三极管或IGBT来控制：
3、使用整流桥加三极管：
4、使用两个SCR来控制：
5、使用一个Triac来控制：
晶闸管(Thyristor)又叫可控硅，按照其工作特性又可分单向可控硅(SCR)、双向可控硅(TRIAC)。
其中双向可控硅又分四象限双向可控硅和三象限双向可控硅。
同时可控硅又有绝缘与非绝缘两大类，如ST的可控硅用BT名称后的“A”、与“B”来区分绝缘与非绝缘。
单向可控硅SCR：全称Semiconductor Controlled Rectifier(半导体整流控制器)
双向可控硅TRIAC：全称Triode ACSemiconductor Switch(三端双向可控硅开关)，也有厂商使用来表示双向可控硅或SSR。
二、可控硅的控制模式
现在我们来看一看通常的可控硅控制模式
1、On/Off控制：
对于这样的一个电路，当通过控制信号来开关Triac时，我们可以看到如下的电流波形
通常对于一个典型的阻性的负载使用该控制方法时，可以看到控制信号、电流、相电压的关联。
2、相角控制：
也叫导通角控制，其目的是通过触发可控硅的导通时间来实现对电流的控制，在简单的马达与调光系统中多可以看到这种控制方法
在典型的阻性负载中，通过控制触发导通角a在0～180之间变化，从而实现控制电流的大小。
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晶闸管智能调功器的基础知识
一、关于电压、电流、电阻、负载等基本概念。
1.文字4P
2.图纸1P（曲线）
3.图纸1P（负载的四种接法）
二、晶闸管智能调功器的作用
1.几乎所有的用电设备都需要进行控制。
例如控制速度、压力或者温度。
对于加热设备，通常需要进行温度控制。
2.晶闸管智能调功器是一种对电加热设备进行温度控制的装置。
3.晶闸管智能调功器的作用及工作原理
作用：通过对电加热设备（负载）的电流或电压进行调整，达到控制器温度的目的。
原理：通过改变晶闸管（可控硅）的导通频率，或改变其导通角度，实现对负载电流或电压的改变。
（结合下一节进行详细介绍）
三、如何实现晶闸管智能调功器的控温作用
1.最简单的人工控温系统
2.有触电的自动控温系统
3.无触点的自动控温系统
图纸1P（几种不同的温控系统）
四、晶闸管智能调功器的工作原理
图纸1P（原理图）
五、晶闸管智能调功器的具体结构
1.调功器的主要部件：
主回路单元
周波控制器、温控仪（或PLC）
2.调功器的辅助部件：
断路器、电压表、电流表（电流互感器）、指示灯等
3.箱式晶闸管智能调功器
4.柜式晶闸管智能调功器
5.模块化（一体化）晶闸管智能调功器。