晶 闸 管
晶闸管的构造和工作原理ppt正式完整版
可流控电整 压流的反—需—求向。由晶阻闸管断组峰成的值整流电器压可以U在D交R流M输，入电指压允不变许的情重况复下，加方便在且晶连续闸地改管变上直流的输出反电压向的峰大小值，满电足压我们。对多种直
由于电压极(3性)对额VS定1来电说是压反向U的D，VS1被关断。
通常把UDRM 和URRM中较小的一个值称作晶闸管的额定电压。
外形
A阳极
三
四
P1 个
层 半
N1
PN
结
导
P2
体
G控制极
N2
K阴极
a
g k
符号
二、晶闸管的工作原理
试验探究
_
Ua +
s a
kg
L
Ug
现象：开关S断开，灯泡不亮；开关S闭合，灯泡不亮。
反向阻断
试验探究
+ Ua
_
s a
kg
L
Ug
现象：开关S断开，灯泡不亮。 正向阻断
试验探究
s
+
Ua _
a kg
(2) 维持电流IH
维持电流IH，指在规定的环境温度和控制极断路的情况下，维 持晶闸管继续导通时需要的最小阳极电流。
K
晶 闸 管 型 号
通态平均电压（UTAV）
额定电压级别（UDRM）
额定通态平均电流 （ITAV）
晶闸管类型 P——普通晶闸管 K——快速晶闸管 S ——双向晶闸管 晶闸管
通态 断态 反向 额 门极 门极 断态 通态 浪 门 门极 门极
(4) 通态平均电压UT(AV)
习惯上称为导通时的管压降。这个电压当然越小越好，一般为0.4V~1.2V。
2. 电流参数
(1) 通态平均电流IT(AV)
《电子技术基础》22.§6—1 晶闸管(结构、符号、特性、参数、型号)
广东省机械技工学校文化理论课教案首页7.5.1-10-j-01 科目电子技术基础授课日期10高汽修3班：10中汽修8班：10中制冷1班：课时2课题第六章晶闸管及其应用电路§6—1 晶闸管一、晶闸管的结构符号二、晶闸管的工作特性三、晶闸管的参数四、晶闸管的型号班级10高汽修3班10中汽修8班10中制冷1班教学目的使学生懂得1.晶闸管的结构符号；2. 晶闸管的工作特性；3. 晶闸管的参数4. 晶闸管的型号识读选用教具挂图重点1. 晶闸管的结构符号；2. 晶闸管的工作特性；难点晶闸管的结构、工作特性教学回顾稳压电路说明审阅签名：年月日【组织教】1. 起立，师生互相问好，营造良好的课堂氛围2. 坐下，清点人数，指出和纠正存在问题 【导入新课】1. 教学回顾：稳压电路2. 切入新课：前面我们学习的二极管整流，现在，我们就来学习有关的知识。
【讲授新课】第六章 晶闸管及其应用电路 §6—1 晶闸管晶闸管是硅晶体闸流管的简称，原名为可控硅整流器，也叫可控硅（S ilicon C ontrolled R ectifier ）其特点是：体积小、重量轻、无噪声、寿命长、 容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏），使半导体从弱电进入强电领域。
晶闸管主要用于整流、逆变、调压、开关四个方面。
晶闸管可分下列种类：本书介绍单向晶闸管，也就是人们常说的普通晶闸管。
一、单向晶闸管的结构、符号单向晶闸管由四层半导体材料组成的，有三个PN 结，对外有三个电极：第一层P 型半导体引出的电极叫阳极A （anode ），第三层P 型半导体引出的电极叫控制极G （gate pole ），第四层N 型半导体引出的电极叫阴极K （kathode ）。
晶闸管有螺旋型和平板型等几种。
单向晶闸管和二极管一样是一种单向导电的器件，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。
晶闸管的文字符号为“V ”。
普通晶闸管外形、结构和符号见图6—1。
晶闸管
晶闸管晶闸管晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电器公司开发出世界上第一晶闸管产品，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；晶闸管工作条件为：加正向电压且门极有触发电流；其派生器件有：快速晶闸管，双向晶闸管，逆导晶闸管，光控晶闸管等。
它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。
晶闸管具有硅整流器件的特性，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、逆变及全称晶体闸流管。
俗称可控硅。
一种包含3个或3个以上PN结，能从断态转入通态，或由通态转入断态的双稳晶闸管态电力电子器件。
它泛指所有PNPN类型的开关管，也可表示这类开关管中的任一器件。
自1957年美国贝尔电话实验室将第一只晶闸管用于工业领域以来，由于它的优异性能，很快受到各国重视。
随着新材料的出现，新工艺的采用，单只晶闸管的电流容量从几安发展到几千安,耐压等级从几百伏提高到几千伏,工作频率大大提高，器件的动态参数也有很大改进。
80年代普通晶闸管的耐压等级和通流能力达到3500安/6500伏,可关断晶闸管达3000安/4500伏。
随着应用领域的拓展,晶闸管正沿着高电压、大电流、快速、模块化、功率集成化、廉价的方向发展。
当晶闸管加上正向电压（阳极接正，阴极接负）时，若门极电路开路，则J1、J3结处于正偏,J2结处于反偏,其伏安特性与二极管反向特性相似，晶闸管处于正向阻断状态。
若门极对阴极而言加上一定的正向电压,则N2区向P2区注入电子,这些电子经扩散,通过P2区到达2结耗尽层（也称高阻层、阻挡层）,因耗尽层电场的作用，注入电子到达N1区,形成等效晶体管 2的射极电流产生过剩电子。
为了中和过剩电子，必将有等量空穴由P1区注入N1区。
半控型器件-晶闸管
3.门极定额
其他参数 额定结温
——在室温下，阳极直流6V时，晶闸管从断到通所需的最小门极电流。
1) 门极触发电流IGT
01
——产生IGT所需的最小门极电压 以上两个值均为下限值，应用时应适当大于这两个值，当不能超过其峰值IFGM和UFGM。且两者之积也不能超过峰值功率PGM,最好在门极平均功率PG之下。 ——器件正常工作时允许的最高PN结结温。在这个温度以下，一切特性均能保证。
试验项目： 只在AK端加正向电压EA 再在GK端加正向电压EG 断开GK端所加正向电压EG 在AK端加反向电压EA
试验结论：
导通条件：在 AK端承受正向电压，GK端也承受正向电压时， 晶闸管导通，而且晶闸管一旦导通，门极就失去了控制作用，不论门极电压是正还是负，晶闸管保持导通。所以，在实验中，我们发现，门极控制信号只需要一个脉冲即可。
晶闸管（Thyristor）：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
3) 擎住电流 IL
——晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后， 能维持导通所需的最小电流对同一晶闸管来说，通常IL约为IH的2~4倍。
4) 浪涌电流ITSM
——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 。
晶闸管
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
间加反相电压。
2019年7月21日星期日
2019年7月21日星期日
4、强触发
ig
作用：1）脉冲前沿越陡，导通面积
Ikm 0.9Ikm
扩展速度越快；
2）晶闸管串并联时，保证
晶闸管同时开通。
强触发形式：Ikm通常为Ik1的5倍。
Ik1
t1：脉冲前沿时间，上升速度>0.5A/us;
t1 t2 t3
t
t2：强触发脉冲宽度>50us;
t3：触发脉冲持续时间≥550us(10°)。
三相桥式全控整流电路
√=30时，晶闸管起始导通时刻推迟了30，组成ud的每
一段线电压因此推迟30，ud平均值降低，波形见图2。
√=60时，ud波形中每段线电压的波形继续向后移，ud平 均3。值继续降低。=60时ud出现了为零的点，波形见图 ☞当>60时
√因为id与ud一致，一旦ud降为至零，id也降至零，晶闸管 关断，输出整流电压ud为零，ud波形不能出现负值。
√=90时的波形见图4。
2019年7月21日星期日
三相桥式全控整流电路
◆三相桥式全控整流电路的一些特点 ☞每个时刻均需2个晶闸管同时导通，形成向负载供电的 回路，共阴极组的和共阳极组的各1个，且不能为同一相 的晶闸管。
☞对触发脉冲的要求 相√位6个依晶次闸差管60的 脉。冲按VT1-VT2-VT3-VT4-VT5-VT6的顺序，
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
晶匣管
(1) 晶闸管加阳极负电压-UA时，晶闸管处于反向
阻断状态 。
(2) 晶闸管加阳极正电压UA，控制极不加电压时，
晶闸管处于正向阻断状态。
(3) 晶闸管加阳极正电压+UA，同时也加控制极
正电压+UG，晶闸管导通。
(4) 要使导通的晶闸管截止，必须将阳极电压降
至零或为负，使晶闸管阳极电流降至维持电流IH以下。
晶匣管
晶闸管是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整 流器，以前被简称为可控硅；晶闸管是PNPN四 层半导体结构，它有三个极：阳极（A），阴极 （K）和控制极（G）; 晶闸管具有硅整流器件的 特性，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。 晶闸管是一种大功率开关型半导体器件，在电路 中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中 用字母“SCR”表示）。
20
(1)反向阻断：晶闸管加反向电压（即阳极a接电源负极， 阴极b接正极），晶闸管不导通。
s + L a k g
Ug
反向阻断
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(2)正向阻断：晶闸管加正向电压（即阳极a接电源正极， 阴极b接负极），但开关S断开时，控制极g无触发电压， 灯不亮，说明晶闸管不导通。
S + L a k g
Ug
正向阻断
一、晶匣管的结构
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。 四 层 半 导 体
A 阳极
P1
A
三 个
PN
N1
P2 N2
K 阴极
结
G 控制极
G
K
(a) 外形 (b) 符号
晶闸管的基本特性
雪崩
击 穿 100~1000A- 100、200、300、 400、500、600、800、1000A。
晶闸管受反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性。
2 额定电流IT〔AV〕
2 晶闸管的根本特性
+UA
晶闸管的伏安特性
- IA
1.3.2 晶闸管的根本特性
• 反向阻断
➢ 晶闸管处于反向阻断状态时→极
5 s，上升时间为0. 5 s，上升时间为0.
特性。 ② 上升时间tr
晶闸管象二极管一样具有可控的什么特性？
5 维持电流与掣住电流ＩＨ／ＩＬ
U U 所承留受裕 反量向用电于压防时止，电不路管中门可极能是出否现有的触操发作电过流电，压晶R 闸S M管都不R 会R M导通。
IH
- U IG=0时，晶闸管两端受正向电压→只有很小的正向漏电流流过.
1.3.2 晶闸管的根本特性
1) 开通过程
① 延迟时间td
门极电流阶跃时刻开始,到 阳极电流上升到稳态值的 10%的时间。
② 上升时间tr
阳极电流从10%上升到稳 态值的90%所需的时间。
iA 100% 90% 10%
0 td tr u AK
O
td tr
t IRM
t
trr
U RRM tgr
trr tgr
① 反向阻断恢复时间trr 90%
正向电流降为零到反向恢 10%
复电流衰减至接近于零的 0 td tr
时间
u AK
② 正向阻断恢复时间tgr
晶闸管要恢复其对正向 O 电压的阻断能力所需要 的一段时间
t IRM
t
trr
U RRM tgr
trr tgr
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和控制极之间再加 一个正向电压（G 接正，K接负）
晶闸管一旦导
通之后，即可去
掉在阴极和控制
极之间加的电压，
在正向电压作用
下继续导通
晶
闸
管
晶闸管导通实验
2）晶闸管的参数
使用晶闸管必须了解的主要参数有：额定正
向平均电流和额定正向（或反向）阻断峰值
电压PFU（或PRU）。这两项额定值均在型 号上体现。如型号为KPl00-16，表示属于普
晶闸管
晶闸管是一种大功率半导体器件，可以把它 看成一个带有控制极的特殊整流管，应用它可以 实现可控整流，得到可调的整流输出电压。
晶 闸 管
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晶闸管的外形及图形符号
1）晶加 反向电压（A接 负，K接正）是 不能导通的
晶闸管仅加正向 电压（A接正，K接 负）时，也不能导
晶
通晶闸管KP系列，额定正向平均电流100 A， 额定正向（或反向）阻断峰值电压1 600 V
因晶闸管的过载能力较差，在使
闸 管
用时需留有较大余量。
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