晶闸管的结构及工作原理
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。
晶闸管的结构原理及应用
晶闸管的结构原理及应用1. 晶闸管的概述晶闸管（Thyristor）是一种主要用于电能控制的半导体器件，广泛应用于电力电子技术领域。
晶闸管具有高压、大电流、能耗低、可靠性好等特点，被广泛应用于家电、工业控制、交通运输等领域。
2. 晶闸管的结构原理晶闸管的结构采用P-N-P-N四层结构，主要由控制极（G：Gate）、阳极（A：Anode）、阴极（K：Cathode）三个电极组成。
其结构和工作原理如下：•P层：阳极侧为P型半导体，控制极侧为薄的N型半导体层；•N层：阳极侧为N型半导体，控制极侧为一薄层的P型半导体层；•控制极：通过控制极加上一个触发脉冲，使得晶闸管的导通；•阳极：负责控制晶闸管的输出电流；•阴极：负责晶闸管的接地。
3. 晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理可分为四个状态：关断（Off）、导通（On）、保持（Hold）、关断恢复（Off Recovery）。
1.关断状态：晶闸管在没有施加控制信号时处于关断状态，此时无法通过阳极和控制极之间的电流。
晶闸管的控制极与阳极之间存在电压可能会使其进入导通状态；2.导通状态：当控制极与阳极之间施加一个足够大的正向电压时，晶闸管进入导通状态。
此时，晶闸管的阳极和控制极之间的电流将开始流动；3.保持状态：在晶闸管进入导通状态后，控制极与阳极之间的电压可以降至较低水平，晶闸管仍然保持导通状态。
然而，如果该电压降至一定程度以下，则晶闸管将自动进入关断状态；4.关断恢复状态：当控制极与阳极之间的电压降至负值时，晶闸管将从导通状态恢复到关断状态。
4. 晶闸管的应用由于晶闸管具有可控性强、效率高、可靠性好等优点，被广泛应用于以下领域：•电力调节：晶闸管可用于交流电压调节，实现对电力的控制。
例如，晶闸管可以用于家庭用电中的调光灯、风扇等电器，以及电力工业中的电动机调速器、变频器等设备；•电流控制：晶闸管可用于控制电流的大小和方向。
例如，晶闸管可以用于电焊机，控制焊接电流，使焊接效果更加稳定和高效；•能量回收：晶闸管可以将电能回收并用于其他用途。
晶闸管的结构和工作原理课件
晶闸管的导通实验二
实验 顺序
实验时晶闸管条件
阳极电压 Ua
门极电压 Ua
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实验后灯 的情况
1
正向
反向
暗
结论
2
正向
零
晶闸管同时在正向阳极电压与正向门
暗
极电压作用下才能导通。
3
正向
正向
亮
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晶闸管导通后的实验（原来灯亮）
实验 顺序
实验时晶闸管条件
阳极电压 Ua
门极电压 Ua
晶闸管的导通关断条件
实 验 电 路 图
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晶闸管的导通实验一
实验 顺序
实验时晶闸管条件
阳极电压 Ua
门极电压 Ua
实验后灯 的情况
1
反向
反向
暗
结论
2
反向
零
晶闸管在反向阳极电压作用下，不论
暗
门极为何种电压，它都处于关断状态。
3
反向
正向
暗
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K
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有关晶闸管的几个名词
触发：当晶闸管加上正向阳极电压后，门极加上适当的正向门极电压， 使晶闸管导通的过程称为触发。
维持电流IH：维持晶闸管导通所需的最小阳极电流。 正向阻断：晶闸管加正向电压未超过其额定电压，门极未加电压的情 况下，晶闸管关断。
硬开通：给晶闸管加足够的正向阳极电压，即使晶闸管未加门极电压 也会导通的现象叫硬开通。
实验后灯 的情况
1
正向
反向
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。
晶闸管的结构以及工作原理
晶闸管的结构以及工作原理晶闸管是一种异型双极结构的电子器件，由三层PNPN结构组成。
它的结构和工作原理可以分为几个方面进行介绍。
1.结构晶闸管由P型和N型半导体材料交叉组成的四层PNPN结构，形成了三个PN结的结构，即P1-N1-P2-N2、两个P型区域称为主极（anode，A）和触发极（gate，G），两个N型区域称为P型区域的发射层（emitter，E）和P型区域的集电层（collector，C）。
晶闸管的主极两端接有外部电源，而触发极一般连接到控制电路。
2.工作原理当晶闸管的控制电极施加一个低于临界电压的阳极电压时，即晶闸管处于关断状态，没有电流通过。
当控制电极施加一个高于临界电压的阳极电压时，即晶闸管处于导通状态，电流可以通过。
晶闸管的导通过程可以分为四个阶段：保持阶段、启动阶段、加强阶段和饱和阶段。
-保持阶段：当触发电压上升时，晶闸管开始导通，但此时并没有电流通过。
主极处于反向偏置，控制电压从触发极上扩展到集电极端，使得内部的PNPN结正向偏置。
-启动阶段：当控制电压达到晶闸管的启动电压时，发射极和集电极之间的电流开始增加。
这个过程是正反馈的，因为电流的增加会引起发射层电压的降低，从而增加集电层电压。
这种正反馈的作用会使晶闸管持续导通而不需要保持电流。
-加强阶段：在启动阶段之后，电流从发射层向集电层继续增加，响应时间非常快，仅为纳秒级别。
晶闸管的涉及电压变小，其间接穿晶闸管的电流开始逐渐加强。
-饱和阶段：在集电极电流和发射极电流足够大的情况下，晶闸管进入饱和状态，其电压降只有几个伏特，并且电流保持在一个稳定的值。
晶闸管的导通和关断是通过控制电极的电压来实现的。
当控制电压去除或降低，晶闸管将自动进入关断状态。
晶闸管的关断过程相对较长，需要通过外部电路才能完全关断。
总结：晶闸管是一种PNPN结构的电子器件，由四个区域（P1-N1-P2-N2）组成。
其工作原理是通过控制电压对其导通和关断进行控制。
晶闸管的结构与工作原理
晶闸管的结构与工作原理一、晶闸管简介晶闸管（Thyristor）：又称晶体闸流管，可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifier——SCR）1956年美国贝尔实验室（Bell Lab）发明了晶闸管1957年美国通用电气公司（GE）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20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型——普通晶闸管广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件（如：双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等）二、晶闸管的结构与封装外形有螺栓型和平板型两种封装引出阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间晶闸管的外形、结构和电气图形符号a) 外形b) 结构c) 电气图形符号三、晶闸管基本工作特性三、晶闸管基本工作特性晶闸管基本工作特性归纳：承受反向电压时(UAK <0)，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(即UAK >0，IGK >0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。
从这个角度可以看出，SCR是一种电流控制型的电力电子器件。
四、晶闸管的工作机理在分析SCR的工作原理时，常将其等效为两个晶体管V1和V2串级而成。
其工作过程如下：UGK>0 →产生IG → V2通→产生IC2 → V1通→ IC1↗→ IC2 ↗→出现强烈的正反馈，G 极失去控制作用，V1和V2完全饱和，SCR饱和导通。
晶闸管导通后，即使去掉门极电流，仍能维持导通。
晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a) 双晶体管模型b) 工作原理。
晶闸管 通态电阻
晶闸管通态电阻晶闸管是一种特殊的半导体器件，具有正向导通和反向截止的特性。
在正向电压作用下，晶闸管的通态电阻非常小，可以将电流从阳极导通到阴极。
本文将从晶闸管的结构、工作原理和特点等方面，详细介绍晶闸管通态电阻的相关知识。
一、晶闸管的结构晶闸管由PNPN四层结构组成，主要包括P型区、N型区、P型区和N型区。
其中，P型区和N型区分别被称为阳极和阴极，而两个N型区之间的P型区则被称为控制电极。
晶闸管的结构类似于二极管，但其多了一个控制电极。
二、晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理可以分为两个阶段：触发阶段和维持阶段。
1. 触发阶段：当控制电极施加一个正向电压时，P型区和N型区之间的势垒会逐渐被击穿，形成一个电子洞对。
这个电子洞对的形成将导致P型区与N型区之间的势垒消失，使得晶闸管处于可导通状态。
2. 维持阶段：一旦晶闸管被触发导通，控制电极上的电压可以被移除，晶闸管会一直保持导通状态，直到阳极电流降低到一个很小的值。
在导通状态下，晶闸管的通态电阻非常小，几乎等于零。
三、晶闸管通态电阻的特点晶闸管在导通状态下的通态电阻非常小，这是晶闸管的一个重要特点。
晶闸管的通态电阻取决于其工作电流和工作温度。
通常情况下，晶闸管的通态电阻随着工作电流的增大而减小，但随着工作温度的增加而增大。
晶闸管的通态电阻对于其在电路中的应用至关重要。
晶闸管的低通态电阻使其成为一种理想的开关元件，可广泛应用于各种电力电子设备和高频电子设备中。
在电力电子设备中，晶闸管可以用于实现电能的控制和转换，如调光、变频、整流等。
在高频电子设备中，晶闸管可以用于实现高频信号的放大和调制。
值得注意的是，晶闸管在导通状态下的通态电阻虽然很小，但在截止状态下的反向电阻非常大。
这意味着晶闸管在反向电压作用下几乎不导电，可以起到很好的隔离作用。
因此，在某些特殊的应用场合下，晶闸管也可以用作保护元件，用于防止反向电压对其他电路元件的损害。
总结起来，晶闸管的通态电阻是指在导通状态下晶闸管的电阻，其特点是非常小。
晶闸管的结构与工作原理
2020年10月14日星期三
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学习情境第一7 单章相电可力控电整子流技电术路的制作
1.5.1.1 晶闸管的基本结构
（1）晶闸管的电路的外形、结构、符号
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学习情境第一7 单章相电可力控电整子流技电术路的制作
1.5.1.1 晶闸管的基本结构
晶闸管的外型如下图所示
螺旋式
平板式
塑封式
它有三个引出极：阳极（Ａ）、阴 极（Ｋ）、和门极（Ｇ）。螺旋式 晶闸管中，螺栓是阳极Ａ的引出端， 并利用它与散热器紧固。平板式则 由两个彼此绝缘的散热器把晶闸管 紧夹在中间，由于两面都能散热， 因而２００Ａ以上的晶闸管常采用 平板式。小功率晶闸管常采用塑封 式，其上部的金属片用螺栓与散热 片紧密接触，以利散热。
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学习情境第一7 单章相电可力控电整子流技电术路的制作
晶闸管的内部结构和符号
晶闸管内部是由ＰＮＰＮ四层 半导体构成，所以有三个ＰＮ 结J1、J２、J３。阳极Ａ从P1层 引出，阴极由N2层引出，门极 由P２层引出。普通晶闸管的结 构和符号如图所示。普通晶闸 管的型号是ＫＰ型
学习情境第一7 单章相电可力控电整子流技电术路的制作
１.5 晶闸管
晶闸管的结构与工作原理 单相可控整流电路 晶闸管的保护 晶闸管触发电路 双相晶闸管与交流调压电路
2020年10月14日星期三
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学习情境第一7 单章相电可力控电整子流技电术路的制作
1.5.1 晶闸管的结构与 工作原理
主要要求：
1、理解晶闸管的基本结构和工作原理 2、理解晶闸管的伏安特性 3、掌握晶闸管的主要参数和型号
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第 7 章 电力电子技术 6