晶闸管的静态特性
（1）正常工作时的特性
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1.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。
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2.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。
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3.晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发电流是否还存在，晶闸管都保持导通。
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4.若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。
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（2）晶闸管的伏安特性
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正向特性：
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§5-1 晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定 一、 实验目的 （1） 熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构 （2） 掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法 二、 实验原理 晶闸管直流直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发电机组等组成。 在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压U g 作为触发器的移相控制电压U ct ，改变U g 的大小α即可改变控制角，从而获得可调的直流电压，以满足实验要求。实验系统的组成原理如图5-1所示。 1V L d 三 相 电 源 输 出A M A V G VT 4VT 1VT 3VT 5VT 6VT 2 I 1给定触发电路正桥功放U f G 1K 1G 2K 2G 3K 3G 4K 4G 5K 5G 6K 6励磁电源I 2U 2R U ct 图5-1 晶闸管直流调速实验系统原理图 三、 实验内容 （1） 测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R 。 （2） 测定晶闸管直流调速系统主电路电感值L 。 （3） 测定直流电机-直流发电机-测速发电机组的飞轮惯量GD 2。 （4） 测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数Td 。 （5） 测定直流电动机电势常数C e 和转矩常数C M 。 （6） 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T M 。 （7） 测定晶闸管触发及整流装置特性U d =f (U ct )。 （8） 测定测速发电机特性U TG =f (n )。 四、 实验仿真 晶闸管直流调速实验系统的原理如图5-1所示。该系统由给定信号、同步脉冲触发器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。图5-2是
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为__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.电力电子器件组成的系统，一般由__控制电路__、_驱动电路_、_主电路_三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路__。 4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为_单极型器件_、_双极型器件_、_复合型器件_三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为_承受正向电压导通，承受反相电压截止_。 6.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_。 7.肖特基二极管的开关损耗_小于_快恢复二极管的开关损耗。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为__正向电压门极有触发则导通、反向电压则截止__。 9.对同一晶闸管，维持电流IH与擎住电流IL在数值大小上有IL__大于__IH 。 10.晶闸管断态不重复电压UDSM与转折电压Ubo数值大小上应为，UDSM_大于__Ubo。 11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。的__多元集成__结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。 的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的__放大区__、前者的非饱和区对应后者的_饱和区__。 14.电力MOSFET的通态电阻具有__正__温度系数。 的开启电压UGE（th）随温度升高而_略有下降__，开关速度__小于__电力MOSFET 。16.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为_电压驱动型_和_电流驱动型_两类。 的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有__负___温度系数，在1/2或1/3额定电流以上区段具有__正___温度系数。 18.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是_电力二极管__，属于半控型器件的是__晶闸管_，属于全控型器件的是_GTO 、GTR 、电力MOSFET 、IGBT _；属于单极型电力电子器件的有_电力MOSFET _，属于双极型器件的有_电力二极管、晶闸管、GTO 、GTR _，属于复合型电力电子器件得有__ IGBT _；在可控的器件中，容量最大的是_晶闸管_，工作频率最高的是_电力MOSFET，属于
晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定一、实验目的 （1）熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。 （2）掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。 二、实验原理 晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机-发动机组等组成。 在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压U g作为触发器的移相控制电压U ct，改变U g的大小即可改变控制角α，从而获得可调直流电压，以满足实验要求。实验系统的组成原理如图1所示。 图1 晶闸管直流调速试验系统原理图
三、实验内容 （1） 测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R 。 （2） 测定晶闸管直流调速系统主电路电感值L 。 （3） 测定直流电动机-直流发电机-测速发电机组的飞轮惯量GD 2。 （4） 测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数T d 。 （5） 测定直流电动机电势常数C e 和转矩常数C M 。 （6） 测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T M 。 （7） 测定晶闸管触发及整流装置特性()ct d U f U =。 （8） 测定测速发电机特性()n f U TG =。 四、实验仿真 晶体管直流调速实验系统原理图如图1所示。该系统由给定信号、同步脉冲触发器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。图2是采用面向电气原理图方法构成的晶闸管直流调速系统的仿真模型。下面介绍各部分的建模与参数设置过程。 4.1 系统的建模和模型参数设置 系统的建模包括主电路的建模与控制电路的建模两部分。 （1）主电路的建模与参数设置 由图2可见，开环直流调速系统的主电路由三相对称交流电压源、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。由于同步脉冲触发器与晶闸管整流桥是不可分割的两个环节，通常作为一个组合体来讨论，所以将触发器归到主电路进行建模。 ①三相对称交流电压源的建模和参数设置。首先从电源模块组中选取一个交流电压源模块，再用复制的方法得到三相电源的另两个电压源模块，并用模块标题名称修改方法将模块标签分别改为“A 相”、“B 相”、“C 相”，然后从元件模块
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。
《功率电子学课程设计》 设计报告 设计时间：2012.06.05 班级：10应用电子及技术（1）班 姓名： 报告页数：15
广东工业大学课程设计报告 设计题目晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验学院信息工程专业应用电子技术班（1） 学号姓名 成绩评定_______ 教师签名_______
晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验 1、实验目的 （1）熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。 （2）掌握晶闸管直流调速系统参数及反馈环节测定方法。 2、实验原理 晶闸管直流调速系统由整流变压器、晶闸管整流调速装置、平波电抗器、电动机—发电机住等组成。 在本实验中，整流装置的主电路为三相桥式电路，控制电路可直接由给定电压U g作为触发器的移相控制电压U ct，改变Ug的大小即可改变控制角α，从而获得可调的直流电压，以满足实验要求。实验系统的组成原理如图1所示。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 图1 晶闸管直流调速实验系统原理图 3、实验内容 （1）测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻值R。 （2）测定晶闸管直流调速系统住电感值L。 （3）测定直流电机—直流发电机—测速发电机组的飞轮惯量GD2。
（4）测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数T d。 （5）测定直流电动机电势常数C e和转矩常数C M。 （6）测定晶闸管直流调速系统机电时间常数T M。 （7）测定晶闸管出发及整流装置特性U d=?(U ct)。 （8）测定测速发电机特性U TG=?（n）。 4、实验仿真 晶闸管直流调速实验系统的原理图如图1所示。该系统由给定信号、同步脉冲触发器、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。图2是采用面向电气原理图方法构成的晶闸管直流调速系统的仿真模型。下面介绍各部分建模与常数设置过程。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 图2 晶闸管开环直流调速系统的仿真模型 4.1系统的建模和模型参数设置 系统的建模包括主电路的建模和控制电路的建模两部分。 （1）主电路的建模和参数设置 由图2可见，开环直流调速系统的主电路由三相对称交流电压源、晶闸管整流桥、平波电抗器、直流电动机等部分组成。由于同步脉冲触发器与晶闸管整流桥不可分割的两个环节，通常作为一个组合体来讨论，所以将触发器归到主电路
可控硅元件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 图1 可控硅等效图解图 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，此条件见表1 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 两者缺一不可 维持导通1、阳极电位高于阴极电位 2、阳极电流大于维持电流 两者缺一不可 从导通到关断1、阳极电位低于阴极电位 2、阳极电流小于维持电流 任一条件即可 2 可控硅的基本伏安特性见图2 图2 可控硅基本伏安特性 （1）反向特性 当控制极开路，阳极加上反向电压时（见图3），J2结正偏，但J1、J2结反偏。此时只能流过很小的反向饱和电流，当电压进一步提高到J1结的雪崩击穿电压后，接差J3结也击穿，电流迅速增加，图3的特性开始弯曲，如特性OR段所示，弯曲处的电压URO叫“反向转折电压”。此时，可控硅会发生永久性反向击穿。
晶闸管直流调速系统参数和环节特性的测定实验报告 一、实验目的 1.熟悉晶闸管直流调速系统的组成及其基本结构。 2.掌握晶闸管直流调速系统的参数测试及反馈环节测定方法和测试条件。 二、实验内容 1.测定晶闸管直流调速系统主电路总电阻 R。 2.测定晶闸管直流调速系统主电路总电感 L。 3.测定直流电动机 - 发电机 - 测速发电机飞轮惯量 GD2。 4.测定晶闸管直流调速系统主电路电磁时间常数 T d。 5.测定直流发电机电动势常数C e和转矩常数 C T。 6.测定晶闸管直流调速系统机电时间常数 T m。 7.测定晶闸管触发及整流装置特性 U d =?(U ct)。 8.测定测速发电机特性 U TG =?(n)。 三、实验设备
四、实验原理 五、实验步骤 （一）测定晶闸管直流调速系统主电路电阻。伏安比较法测量
1. 测量电枢回路总电阻R R=R a + R L + R n (电枢电阻R a、平波电抗器电阻R L 、整流装置内阻R n ）（1）不加励磁、电机堵转 （2）合上S1和S2， 调节给定，使输出电压到30%-70%的额定电压 调节电阻，使枢电流80%-90%的额定电流 测定U1和I1。 （3）断开S2 测定U2和I2。 （4）计算电枢回路总电阻 R=(U2-U1)/( I1 - I2) 合上S1和S2测得U1=100V, I1=; 断开S2测得U2=103V，I2=；
R=(U2-U1)/( I1 - I2)=(103V-100V)/电枢电阻 R a （1）短接电机电枢 （2）不加励磁、电机堵转 （3）合上S1和S2， 调节给定，使输出电压到30%-70%的额定电压 调节电阻，使枢电流80%-90%的额定电流 测定U1’和I1’。 （4）断开S2 测定U2’和I2’。 （5）计算 平波电抗器电阻R L和整流装置内阻R n： R L + R n =(U2’-U1’)/(I2’-I1’) 电枢电阻R a ：R a =R-(R L + R n) 合上S1和S2测得U1’=95V，I1’= 断开S2测得U2’=97V，I2’= R L + R n =(U2’-U1’)/(I2’-I1’)=(97V-95V)/=R-(R L + R n)=ΩΩ=Ω 3. 平波电抗器电阻 R L （1）短接电抗器两端 （2）不加励磁、电机堵转 （3）合上S1和S2，
晶闸管的结构及性能特点 (一）普通晶闸管 普通晶闸管（SCR）是由PNPN四层半导体材料构成的三端半导体器件，三个引出端分另为阳极A、阴极K和门极G、图8-4是其电路图形符号。 普通晶闸管的阳极与阴极之间具有单向导电的性能，其内部可以等效为由一只PNP晶闸管和一只NPN晶闸管组成的组合管，如图8-5所示。 当晶闸管反向连接（即A极接电源负端，K极接电源正端）时，无论门极G 所加电压是什么极性，晶闸管均处于阻断状态。当晶闸管正向连接（即A极接电源正端，K极接电源负端）时，若门极G所加触发电压为负时，则晶闸管也不导通，只有其门极G加上适当的正向触发电压时，晶闸管才能由阻断状态变为导通状态。此时，晶闸管阳极A极与阴极K极之间呈低阻导通状态，A、K 极之间压降约为1V。 普通晶闸管受触发导通后，其门极G即使失去触发电压，只要阳极A和阴极K 之间仍保持正向电压，晶闸管将维持低阻导通状态。只有把阳极A电压撤除或
阳极A、阴极K之间电压极性发生改变（如交流过零）时，普通晶闸管才由低阻导通状态转换为高阻阻断状态。普通晶闸管一旦阻断，即使其阳极A与阴极K 之间又重新加上正向电压，仍需在门极G和阴极K之间重新加上正向触发电压后方可导通。 普通晶闸管的导通与阻断状态相当于开关的闭合和断开状态，用它可以制成无触点电子开关，去控制直流电源电路。 （二）双向晶闸管 双向晶闸管（TRIAC）是由NPNPN五层半导体材料构成的，相当于两只普通晶闸管反相并联，它也有三个电极，分别是主电极T1、主电极T2和门极G。图8-6是双向晶闸管的结构和等效电路，图8-7是其电路图形符号。
双向晶闸管可以双向导通，即门极加上正或负的触发电压，均能触发双向晶闸管正、反两个方向导通。图8-8是其触发状态。
晶闸管的基本检测方法 1.判别单向晶闸管的阳极、阴极和控制极 脱开电路板的单向晶闸管，阳极、阴极和控制极3个引脚一般没有特殊的标注，识别各个脚主要是通过检测各个引脚之间的正、负电阻值来进行的。晶闸管各个引脚之间的阻值都较大，当检测出现唯一一个小阻值时，此时黑表笔接的是控制极(G)，红表笔接的是阴极(K)，另外一个引脚就是阳极(A)。 2.判别单向晶闸管的好坏 脱开电路板的单向晶闸管，阳极(A)、阴极(K)和控制极(G)明确标示；正常的单向闸管，阳极(A)、阴极(K)两个引脚之间的正、反向电阻，阳极(A)、控制极(G)两个引脚之间的正、反向电阻的阻值应该都很大，阴极(K)、控制极(G)两个引脚之间的正向电阻应该远小于反向电阻。并且阳极(A)、阴极(K)两个引脚之间的正向电阻越大，单向晶闸管阳极的正向阻断特性越好;反向电阻越大，单向晶闸管阳极的反向阻断特性越好。 3.判别双向晶闸管的好坏 脱开电路板的双向晶闸管，第一电极(T1)、第二电极(T2)、控制极(G)明确。判断双向晶闸管的好坏，主要是看短路前第二电极(T2)和第一电极(T1)之间阻值接近无穷大，第二电极（T2)与控制极(G)引脚短路，短路后晶闸管触发导通，第二电极(T2)·和第一电极（T1）之间的电阻变小，有固定值。可以断定该双向晶闸管具备双向触发能力，性能基本良好。 4.晶闸管的代换原则 晶闸管的品种繁多，不同的电子设备与不同的电子电路，采用不同类型的晶闸管。选用与代换晶闸管时，主要应考虑其额定峰值电压、额定电流、正向压降、门极触发电流及触发电压、开关速度等参数，额定峰值电压和额定电流均应高于工作电路的最大工作电压和最大工作电流1.5～2倍，代换时最好选用同类型、同特性、同外形的晶闸管替换。 普通晶闸管一般被用于交直流电压控制、可控整流、交流调压、逆变电源，开关电源保护等电路。 双向晶闸管一般被用于交流开关、交流调压、交流电动机线性凋速、灯具线性调光及固态继电器、固态接触器等电路。 逆导晶闸管一般被用于电磁灶、电子镇流器、超声波电路、超导磁能贮存系统及开关电源等电路。 光控晶闸管一般被用于光电耀合器、光探测器、光报警器、光计数器、光电逻辑电路及自动生产线的运行监控电路等。 BTC晶体管一般被用于锯齿波发生器、长时间延时器、过电压保护器及大功率晶体管触发电路等。 门极关断晶闸管一般被用于交流电动机变频调速、斩波器、逆变电源及各种电子开关电路等。
实验报告 实验室用直流可控电源实验人员:xxxxx xxxx xx
1 一 设计任务 1.1设计目的 目前，电子系统的应用越来越广泛，种类也越来越丰富。 电子设备己成为人设备提供所需要的能量，起着至关重要的作用。然而在通信、航天、汽车、计算机、办公和家用电器等行业，直流稳压电源起着重要作用。研究实验室用直流可调电源，解决实验室存在的直流电源调压问题，进一步加深对直流可调稳压电源的了解，提高自己的动手制作能力和设计能力，加强对电力电子电路的认识，从而为以后从事相关工作做准备。 1.2设计内容 从实验室直流电源存在的问题出发，设计实验室用直流可调电源，主要是用于实验室直流控制电机调速。 1.3设计意义 通过此次直流可调电源设计，解决实验室直流电源工作问题，为以后研究高质量使用性能和电气性能的直流稳压电源，做了一个可行性前期实验准备工作，有利于了解直流电源在生产生活中的作用，特别是在设备稳定运行方面表现出的电气特性；从实验室直流电源入手研究，有助于积累解决生产生活中的碰到的问题；从实验团队中相互合作共同进行相关工作，培养了我们的合作意识，为以后我们参加相应工作提供了一个简单模型；研究过程中的分析和改进，增加了我们对相关知识的把握，补充自身的不足；从需求-分析-设计-实验过程中，培养了我们对以后解决相关问题的认识。 1.4设计过程 二 器件选择 变压器： 220V/220V/38V 二极管： 稳压二极管 、发光二极管、普通二极管4007、5108 晶体管： 普通三极管9015、可控硅TNY816、单结晶体管BT33F 电 容： 电解电容 整流桥： KBPC1510整流桥堆 电 阻： 18个大小不等电阻
单向晶闸管的基本结构及工作原理 晶闸管有许多种类，下面以常用的普通晶闸管为例，介绍其基本结构及工作原理。 单向晶闸管内有三个PN 结，它们是由相互交叠的4 层P区和N区所构成的.如图17-1(a) 所示。晶闸管的三个电极是从P1引出阳极A，从N2引出阳极K ，从P2引出控制极G ，因此可以说它是一个四层三端 半导体器件。 为了便于说明.可以把图17-1 (a) 所示晶闸管看成是由两部分组成的[见图17-1(b)]，这样可以把晶闸管等效为两只三极管组成的一对互补管.左下部分为NPN型管，在上部分为PNP 型管[见图17-1 (c)]。 当接上电源Ea后，VT1及VT2都处于放大状态，若在G 、K 极间加入一个正触发信号，就相当于在V T1基极与发射极回路中有一个控制电流IC，它就是VT1的基极电流IB1。经放大后，VT1产生集电极电流ICI。此电流流出VT2 的基极，成为VT2 的基极电流IB2。于是， VT2 产生了集电极电流IC2。IC2再流入VT1 的基极，再次得到放大。这样依次循环下去，一瞬间便可使VT1和VT2全部导通并达到饱和。所以，当晶闸管加上正电压后，一输入触发信号，它就会立即导通。晶闸管一经导通后，由于导致VT1基极上总是流过比控制极电流IG大得多的电流，所以即使触发信号消失后，晶闸管仍旧能保持导通状态。只有降低电源电压Ea，使VT1、VT2 集电极电流小于某一维持导通的 最小值，晶闸管才能转为关断状态。 如果把电源Ea反接，VT1 和VT2 都不具备放大工作条件，即使有触发信号，晶闸管也无法工作而处于关断状态。同样，在没有输入触发信号或触发信号极性相反时，即使晶闸管加上正向电压.它也无法导通。 上述的几种情况可参见图17-2 。
晶闸管的主要参数 (1) 断态不重复峰值电压U DSM 门极开路时，施加于晶闸管的阳极电压上升到正向伏安特性曲线急剧转折处所对应的电压值UDSM 。 它是一个不能重复，且每次持续时间不大于10ms的断态最大脉冲电压。UDSM值应小于转折电压U b0。 (2) 断态重复峰值电压U DRM 晶闸管在门极开路而结温为额定值时，允许重复加于晶闸管上的正向断态最大脉冲电压。 每秒50次每次持续时间不大于10ms， 规定U DRM为U DSM的90%。 (3) 反向不重复峰值电压U RSM 门极开路，晶闸管承受反向电压时，对应于反向伏安特性曲线急剧转折处的反向峰值电压值U RSM。 它是一个不能重复施加且持续时间不大于10ms的反向脉冲电压。反向不重复峰值电压U RSM 应小于反向击穿电压。 (4) 反向重复峰值电压U RRM 晶闸管在门极开路而结温为额定值时，允许重复加于晶闸管上的反向最大脉冲电压。 每秒50次每次持续时间不大于10ms。 规定U RRM为U RSM的90%。 (5) 额定电压UR 断态重复峰值电压UDRM和反向重复峰值电压URRM两者中较小的一个电压值规定为额定电压U R。 在选用晶闸管时，应该使其额定电压为正常工作电压峰值U M的2~3倍，以作为安全裕量。 (6)通态峰值电压U TM 规定为额定电流时的管子导通的管压降峰值。 一般为1.5~2.5V，且随阳极电流的增加而略为增加。 额定电流时的通态平均电压降一般为1V左右。 (7) 通态平均电流I T(AV）
在环境温度为+40℃和规定的散热冷却条件下，晶闸管在导通角不小于170°电阻性负载的单相、工频正弦半波导电，结温稳定在额定值125°时，所允许通过的最大电流平均值。 ——允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 选用一个晶闸管时，要根据所通过的具体电流波形来计算出容许使用的电流有效值，该值要小于晶闸管额定电流对应的有效值。晶闸管才不会损坏。 设单相工频正弦半波电流峰值为Im 时通态平均电流为： 正弦半波电流有效值为： 有效值与通态平均电流比值为： 则有效值为： 根据有效值相等原则来计算晶闸管的额定电流。 若电路中实际流过晶闸管的电流有效值为I ，平均值I d ， 定义 波形系数： 则 由于晶闸管的热容量小，过载能力低，因此在实际选择时，一般取1.5~2倍的安全系数， (8) 维持电流I H (针对关断过程) ——是指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。维持电流与结温有关，结温越高，维持电流越小，晶闸管越难关断。 (9) 断态电压临界上升率du/dt ——电压上升率过大，就会使晶闸管误导通。 ——指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。 (10) 通态电流临界上升率di/dt ——如果电流上升太快，可能造成局部过热而使晶闸管损坏 如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！ m T(AV)m 0I 1I I sin td(t)2πωωππ == ?m I 2I ==T(AV) I 1.57 I 2π= =T(AV)1.57I I =f d I K I =T(AV)T(AV)I 1.57I 1.57I f d K I ≤?≤T(AV)T(AV)1.57I (1.5~2.0) 1.57I (1.5~2.0) f d d f K I I K ≤?≤
实验3 晶闸管实弧焊整流器外特性测试实验 【实验目的】 （1）了解晶闸管弧焊整流电源的基本构成； （2）熟悉晶闸管弧焊整流器的反馈控制原理； （3）掌握弧焊晶闸管弧焊整流器外特性和调节特性的测量方法。 【实验原理】 晶闸管式弧焊整流器是目前实际工程中应用最多的电子控制弧焊电源之一。既有下降外特性的晶闸管式弧焊整流器，也有平缓外特性的晶闸管式弧焊整流器。可以用于焊条电弧焊、钨极氩弧焊，CO2气体保护焊、熔化极氩弧焊、埋弧焊等各种弧焊方法。 晶闸管弧焊整流器由电子功率系统和电子控制系统组成，如图2-4-1所示。电子功率系统又称弧焊电源的主电路，由主变压器T、晶闸管整流器UR和直流输出电感L组成。AT为晶闸管的触发脉冲电路，C为电子控制电路。 三相 380V 图2-4-1 晶闸管弧焊整流器原理框图[1] 晶闸管式弧焊整流器的电子功率系统主要由变压器及晶闸管整流器构成。变压器的作用是将电网的三相电降压到焊接电弧需要的电压范围，但电源频率不变。同时，其外特性由电子控制系统通过反馈过程来实现，变压器本身不再需要额外增强漏磁，属于普通的电力变压器，设计与制造简单。根据电弧焊的负载特点，晶闸管式三相整流电路的型式主要有三相桥式半控、三相桥式全控、六相可控半波和带平衡电抗器的双反星形可控整流电路等四种。在实际产品中，以三相全控桥式和带平衡电抗器的双反星形两种应用最为广泛。 晶闸管需要有可靠的冷却系统来保证其不会因为发热而烧损。冷却主要有强制水冷和风冷两种方式。在弧焊电源中，一般采用强制风冷方式对晶闸管进行冷
却，散热器和风扇等冷却系统占了整个焊机内部的近一半的空间。变压器、输出电抗器和平衡电抗器则占据了另一半的空间。控制系统尽管很复杂但只占很少一部分空间，一般都封闭在一个金属盒子内以提高抗干扰能力。 由于采用反馈控制，可以实现各种外特性，特别是能够实现用于手工电弧焊的恒流带外拖的理想外特性。 弧焊电源的调节特性是其三大基本特性之一，它决定了焊机的电流和电压的实际调节范围，是一项重要的技术指标。所谓调节特性，是指在约定负载特性条件下，弧焊电源在最大输出与最小输出位置所能获得的电流/电压调节范围。【实验设备及材料】 （1）任意一台ZX5系列晶闸管整流式弧焊电源。 （2）可变电阻箱一个。 （3）数字万用表两块。 （4）互感器一个。 （5）毫伏表一块。 【实验内容及步骤】 1、晶闸管弧焊整流电源的内部构造观察 （1）首先观察焊机的操作面板，认识每个操作按钮的作用及调节方法； （2）打开机盖，仔细观察内部的结构，认识并分别找出变压器、晶闸管组、输出电抗器、控制模块、风扇等基本部件； （3）如果是带平衡电抗器的双反星形的焊机，找出其平衡电抗器，并判别其是共阴极还是共阳极结构。 2、恒流带外拖特性曲线的测试与绘制 （1）根据图2-4-2所示的实验电路原理图连接电路； （2）将电流选择开关拨到小电流档，并设定焊接电流； （3）将推力电流设为大档； （4）从大到小依次改变可变电阻箱的电阻值，记录相应的焊接电流与负载电压数值，并填到表2-4-1中。 3、调节特性的测试 （1）首先将电流选择开关拨到小电流档，并设定为最小焊接电流； （2）从大到小依次改变可变电阻箱的电阻值，记录相应的焊接电流与负载电压数值，最后将电阻箱短路，测量短路电流值，并填到表2-4-2中相应的行中；（3）将电流选择开关拨到大电流档，并设定为最大焊接电流；重复（2）的步骤，将测量的数据填入表2-4-2的相应行中； 【安全及注意事项】
（一）单向晶闸管的检测 1．判别各电极根据普通晶闸管的结构可知，其门极G与阴极K极之间为一个PN结，具有单向导电特性，而阳极A与门极之间有两个反极性串联的PN结。因此，通过用万用表R×100A或R×1k档测量普通晶闸管各引脚之间的电阻值，即能确定三个电极。 具体方法是：将万用表黑表笔任接晶闸管某一极，红表笔依次去触碰另外两个电极。若测量结果有一次阻值为几千欧姆（kΩ），而另一次阻值为几百欧姆（Ω），则可判定黑表笔接的是门极G。在阻值为几百欧姆的测量中，红表笔接的是阴极K，而在阻值为几千欧姆的那次测量中，红表笔接的是阳极A，若两次测出的阻值均很大，则说明黑表笔接的不是门极G，应用同样方法改测其它电极，直到找出三个电极为止。 也可以测任两脚之间的正、反向电阻，若正、反向电阻均接近无穷大，则两极即为阳极A 和阴极K，而另一脚即为门极G。 普通晶闸管也可以根据其封装形式来判断出各电极。例如： 螺栓形普通晶闸管的螺栓一端为阳极A，较细的引线端为门极G，较粗的引线端为阴极K。平板形普通晶闸管的引出线端为门极G，平面端为阳极A，另一端为阴极K。 金属壳封装（TO–3）的普通晶闸管，其外壳为阳极A。 塑封（TO–220）的普通晶闸管的中间引脚为阳极A，且多与自带散热片相连。图8-15为几种普通晶闸管的引脚排列。 2．判断其好坏用万用表R×1k档测量普通晶体管阳极A与阴极K之间的正、反向电阻，正常时均应为无穷大（∞）若测得A、K之间的正、反向电阻值为零或阻值较小，则说明晶闸管内部击穿短路或漏电。 测量门极G与阴极K之间的正、反向电阻值，正常时应有类似二极管的正、反向电阻值（实际测量结果较普通二极管的正、反向电阻值小一些），即正向电阻值较小（小于2 kΩ），反向电阻值较大（大于80 kΩ）。若两次测量的电阻值均很大或均很小，则说明该晶闸管G、K 极之间开路或短路。若正、反电阻值均相等或接近，则说明该晶闸管已失效，其G、K极间PN结已失去单向导电作用。 测量阳极A与门极G之间的正、反向电阻，正常时两个阻值均应为几百千欧姆（kΩ）或无穷大，若出现正、反向电阻值不一样（有类似二极管的单向导电），则是G、A极之间反向串联的两个PN结中的一个已击穿短路。 3．触发能力检测对于小功率（工作电流为5A以下）的普通晶闸管，可用万用表R×1档测量。测量时黑表笔接阳极A，红表笔接阴极K，此时表针不动，显示阻值为无穷大（∞）。用镊子或导线将晶闸管的阳极A与门极短路（见图8-16），相当于给G极加上正向触发电压，此时若电阻值为几欧姆至几十欧姆（具体阻值根据晶闸管的型号不同会有所差异），则表明晶闸管因正向触发而导通。再断开A极与G极的连接（A、K极上的表笔不动，只将G极的触发电压断掉），若表针示值仍保持在几欧姆至几十欧姆的位置不动，则说明此晶闸管的触发性能良好。 对不求甚解作电流在5A以上的中、大功率普通晶闸管，因其通态压降VT、维持电流IH及门极触发电压VG均相对较大，万用表R×1档所提供的电流偏低，晶闸管不能完全导通，故检测时可在黑表笔端串接一只200Ω可调电阻和1~3节1.5V干电池（视被测晶闸管的容量而定，其工作电流大于100A的，应用3节1.5V干电池），如图8-17所示。 也可以用图8-18中的测试电路测试普通晶闸管的触发能力。电路中，VT为被测晶闸管，HL为6.3V指示灯（手电筒中的小电珠），GB为6V电源（可使用4节1.5V干电池或6V 稳压电源），S为按钮，R为限流电阻。 当按钮S未接通时，晶闸管VT处于阻断状态，指示灯HL不亮（若此时HL亮，则是VT 击穿或漏电损坏）。按动一下按钮S后（使S接通一下，为晶闸管VT的门极G提供触发电
晶闸管的特性分析及主要参数 晶闸管的动态特性主要有开通特性、通态电流临界上升率、反向恢复特性、关断特性、断态电压临界上升率等五个方面，其中开通和关断特性是其最重要的动态特性指标。晶闸管的动态特性如图3-2所示： 1.开通特性 开通时间&是延迟时间G和上升时间~之和，&是将门极触发脉冲加到未开通的晶闸管上，到阳极电流达到其额定电流值的90%所需的时间，开通时间会随工作电压、阳极电流、门极电流和结温而变化。开通损耗取决于开通期间负载电流的上升时间。 2.通态电流临界上升率 晶闸管开通期间，其导电面积是由门极向四周逐渐展开的，过快的开通会使电流集中于门极区，导致器件局部过热损坏。因此，在设计时考虑到晶闸管的电流上升率di/dt应低于器件允许的通态电流临界上升率。强触发可以提高器件承受di/dt的能力。 3.关断特性 当给处于正向导通状态的晶闸管外加反向电压时，阳极电流逐步衰减到零，并反向流动达到最大值/心，然后衰减到零，晶闸管经过时间I后恢复其反向阻断能力。由于载流子复合过程较慢，晶闸管要再经过正向阻断恢复时间L之后才能安全的承受正向阻断电压。普通晶闸管的关断时间约为几百微妙。关断时间取决于结温、阳极电流、阳极电流上升率di/dt,反向电压和阳极电压，阳压上升率du/dt。 4.断态电压临界上升率du/dt 当在阻断的晶闸管阳极一阴极间施加的电压具有正向的上升率，则由于结电容C的存在，会产生位移电流i = Cdu/dt而引起晶闸管的误触发导通。因此，在设计时采用吸收电路的措施，使加于晶闸管上的断态电压临界上升率应该小于
器件允许的断态电压临界上升率值。 门极正向伏安特性如图3-3所示，可以分为可靠触发区、不可靠触发区和不触发区等三个区域，门极特性中的最大和最小两条曲线反映该器件在整个工作范围内可能出现的最大阻抗和最小阻抗，门极阻抗随门极电流上升率的增大而增大。利用门极特性曲线设计晶闸管触发器时，使其两个稳定输出状态落入不可靠触发区和可靠触发区内，触发器输出负载线与特性曲线的交点(A, B, C, D, E, J, K、I点)确定了在晶闸管开通延迟时间内流入门极所需的最小电流(E，J 点)和在运行中触发器可能输出的最大电流(1、K点）。 4.额定电压 断态重复峰值电压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器件上的正向峰值电压。 反向重复峰值电压反向重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时,允许重复加在器件上的反向峰值电压。 (3)通态（峰值）电压这是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。 5.电流变化率和电压变化率 如果通过晶闸管的实际电流的变化率超过其限制，或晶闸管两端电压的实际变化率超过其限制，都将导致晶闸管被击穿。
实验二晶闸管直流调速 系统主要单元的调试 GE GROUP system office room 【GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-
信息工程学院 11级应用电子（4）班杨汉良 实验二晶闸管直流调速系统主要单元的调试 一、实验目的 (1)熟悉直流调整系统主要单元部件的工作原理及调速系统对其提出的要求。 (2)掌握直流调速系统主要单元部件的调试步骤和方法。 二、实验所需挂件及附件
三、实验内容 (1)速度调节器的调试 (2)电流调节器的调试 四、实验方法 将DJK04挂件的十芯电源线与控制屏连接，打开电源开关，即可以开始实验。 (1)速度调节器的调试 ①调节器调零 将DJK04中“速度调节器”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻120K 接到“速度调节器”的“4”、“5”两端，用导线将“5”、“6”短接，使“电流调节器”成为P 调节器。调节面板上的调零电位器RP3，用万用表的毫伏档测量电流调节器“7”端的输出，使调节器的输出电压尽可能接近于零。 ②调整输出正、负限幅值 把“5”、“6”短接线去掉，将DJK08中的可调电容0.47uF接入“5”、“6”两端，使调节器成为PI (比例积分)调节器，然后将DJK04的给定输出端接到转速调节器的“3”端，当加一定的正给定时，调整负限幅电位器RP2，观察输出负电压的变化，当调节器输入端加负给定时，调整正限幅电位器RP1，观察调节器输出正电压的变化。 ③测定输入输出特性
再将反馈网络中的电容短接（将“5”、“6”端短接），使速度调节器为P （比例）调节器，在调节器的输入端分别逐渐加入正负电压，测出相应的输出电压，直至输出限幅，并画出曲线。 ④观察PI特性 拆除“5”、“6”短接线，突加给定电压，用慢扫描示波器观察输出电压的变化规律。改变调节器的放大倍数及反馈电容，观察输出电压的变化。 (2)电流调节器的调试 ①调节器的调零 将DJK04中“电流调节器”所有输入端接地，再将DJK08中的可调电阻13K接“速度调节器”的“8”、“9”两端，用导线将“9”、“10”短接，使“电流调节器”成为P调节器。调节面板上的调零电位器RP3，用万用表的毫伏档测量电流调节器的“11”端，使调节器的输出电压尽可能接近于零。 ②调整输出正、负限幅值
晶闸管 晶闸管符号与性能介绍 晶闸管符号： 晶闸管，它是由PNPN四层半导体构成的元件，有三个电极，阳极A，阴极K和控制极G。 晶闸管在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，并且不象继电器那样控制时有火花产生，而且动作快、寿命长、可靠性好。在调速、调光、调压、调温以及其他各种控制电路中都有它的身影。 晶闸管分为单向的和双向的，符号也不同。单向晶闸管有三个PN结，由最外层的P极和N极引出两个电极，分别称为阳极和阴极，由中间的P极引出一个控制极。 单向晶闸管有其独特的特性：当阳极接反向电压，或者阳极接正向电压但控制极不加电压时，它都不导通，而阳极和控制极同时接正向电压时，它就会变成导通状态。一旦导通，控制电压便失去了对它的控制作用，不论有没有控制电压，也不论控制电压的极性如何，将一直处于导通状态。要想关断，只有把阳极电压降低到某一临界值或者反向。 双向晶闸管的引脚多数是按T1、T2、G的顺序从左至右排列（电极
引脚向下，面对有字符的一面时）。加在控制极G上的触发脉冲的 大小或时间改变时，就能改变其导通电流的大小。与单向晶闸管的 区别是，双向晶闸管G极上触发脉冲的极性改变时，其导通方向就 随着极性的变化而改变，从而能够控制交流电负载。而单向晶闸管 经触发后只能从阳极向阴极单方向导通，所以晶闸管有单双向之分。 电子制作中常用晶闸管，单向的有MCR－100等，双向的有TLC336 等。 这是TLC336的样子： 向强电冲击的先锋—晶闸管 晶闸管是晶闸管整流元件的简称，是一种 具有三个PN 结的四层结构的大功率半导体器 件。实际上，晶闸管的功用不仅是整流，它还 可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，Array实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率 的交流电变成另一种频率的交流电，等等。晶 闸管和其它半导体器件一样，其有体积小、效 率高、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现， 使半导体技术从弱电领域进入了强电领域，成 为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、
第一章 填空题： 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为_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.电力电子器件组成的系统，一般由_主电路_、_驱动电路_、_控制电路_三部分组成，由于电路中存在电压和电流的过冲，往往需添加_保护电路_。 4.按内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件可分为单极型器件、双极型器件、复合型器件三类。 5.电力二极管的工作特性可概括为单向导通。 6.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。 7.肖特基二极管的开关损耗__小于_快恢复二极管的开关损耗。 8.晶闸管的基本工作特性可概括为正向有触发则导通、反向截止。（SCR晶闸管） 9.对同一晶闸管，维持电流I H与擎住电流I L在数值大小上有I L_大于I H。（I L=2~4I H） 10.晶闸管断态不重复电压U DRM与转折电压U bo数值大小上应为，U DRM_小于_Ubo。 11.逆导晶闸管是将_二极管_与晶闸管_反并联_（如何连接）在同一管芯上的功率集成器件。 12.GTO的__阴极和门极在器件内并联_结构是为了便于实现门极控制关断而设计的。（GTO门极可关断晶闸管） 13.功率晶体管GTR从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为_二次击穿_ 。 14.MOSFET的漏极伏安特性中的三个区域与GTR共发射极接法时的输出特性中的三个区域有对应关系，其中前者的截止区对应后者的_截止区_、前者的饱和区对应后者的_放大区_、前者的非饱和区对应后者的_饱和区_。 15.电力MOSFET的通态电阻具有正温度系数。（MOSFET场效应晶体管、GTR电力晶体管、IGBT绝缘栅双极型 16.IGBT 的开启电压U GE（th）随温度升高而_略有下降_，开关速度_低于_电力MOSFET 。晶体管） 17.功率集成电路PIC分为二大类，一类是高压集成电路，另一类是智能功率集成电路。 18.按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间的性质，可将电力电子器件分为电压驱动和电流驱动两类。 19.为了利于功率晶体管的关断，驱动电流后沿应是负脉冲_。 20.GTR的驱动电路中抗饱和电路的主要作用是使基极驱动电流不进入放大区和饱和区。 21.抑制过电压的方法之一是用储能元件吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。在过电流保护中，快速熔断器的全保护适用于小功率装置的保护。 22.功率晶体管缓冲保护电路中的二极管要求采用快恢复型二极管，以便与功率晶体管的开关时间相配合。 23.晶闸管串联时，给每只管子并联相同阻值的电阻R是_静态均压_措施，给每只管子并联RC支路是动态均流措施，当需同时串联和并联晶闸管时，应采用_先串后并_的方法。 24.IGBT的通态压降在1/2或1/3额定电流以下区段具有负温度系数,在1/2或1/3额定电流以上区段具有正温度系数。 25.在如下器件：电力二极管（Power Diode）、晶闸管（SCR）、门极可关断晶闸管（GTO）、电力晶体管（GTR）、电力场效应管（电力MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）中，属于不可控器件的是_电力二极管_，属于半控型器件的是_晶闸管_，属于全控型器件的是GTO（门极可关断晶闸管）、GTR（电力晶体管）、电力MOSFET（电力场效应管）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）；属于单极型电力电子器件的有电力MOSFET（电力场效应管），属于双极型器件的有晶闸管（SCR）、GTO（门极可关断晶闸管）、GTR（电力晶体管）、电力二极管，属于复合型电力电子器件得有IGBT（绝缘栅双极型晶体管）；在可控的器件中，容量最大的是GTO（门极可关断晶闸管），工作频率最高的是IGBT（绝缘栅双极型晶体管），属于电压驱动的是电力MOSFET（电力场效应管）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管），属于电流驱动的是晶闸管（SCR）、GTO（门极可关断晶闸管）、GTR（电力晶体管）、电力二极管。1.应用电力电子器件的系统组成如题图1-27所示，试说明其中各个电路的作用？（单复合型电压型，双型为电流型） 主电路：实现系统的系统功能。 保护电路：防止电路的电压或电流的过冲对系统的破坏。 驱动电路：将信息电子电路传递过来的信号按照控制目标的 要求转换成使电力电子器件开通或关断的信号，此信号加在器件 的控制端和公共端之间，对半控型器件只需要提供开通信号。 检测电路：检测主电路和应用现场的信号，再根据这些信号