晶闸管

1. 晶闸管的导通条件是什么？导通后流过晶闸管的电流由什么决定？负载上电压等于什么？晶闸管的关断条件是什么？答：当晶闸管承受正向电压且在门极有触发电流时晶闸管才能导通；导通后流过晶闸管的电流由电源和负载决定；负载上电压等于电源电压；当晶闸管承受反向电压或者流过晶闸管的电流为零时，晶闸管关断。

2. 晶闸管的主要参数有那些？答：晶闸管的主要参数有：断态重复峰值电压D R M U ：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RRM U ：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。

通态（峰值）电压TM U ：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。

通态平均电流()T A V I ：稳定结温不超过额定结温时允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。

维持电流H I ：使晶闸管维持导通所必需的最小电流。

擎住电流L I ：晶闸管刚从断态转入通态并移除出发信号后，能维持导通所需的最小电流。

浪涌电流TSM I ：指由于电路异常情况引起的使结温超过额定结温的不可重复性最大正向电流。

还有动态参数：开通时间gt t 、关断时间q t 、断态电压临界上升率/du dt 和通态电流临界上升率/di dt 。

3. 什么叫全控型器件？答：通过控制信号既可控制其导通，又可控制其关断的电力电子器件称为全控型器件。

4. 工作在开关状态的电力电子器件的主要损耗有哪些？如何减小？答：主要有导通时通态损耗、阻断时断态损耗和动态开关损耗，还有基极驱动功率损耗、截止功率损耗。

降低开关频率、降低饱和导通压降、减小开通和关断时间、增加缓冲电路、加散热器冷却，均可减小损耗。

P421. 使晶闸管导通的条件是什么？答：参见上面第一题。

2. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极出发信号是否还存在，晶闸管都保持导通，只需保持阳极电流在维持电流以上；但若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，则晶闸管关断。

晶闸管导通和关断条件晶闸管是一种常用的功率电子器件，具有导通和关断两种工作状态。

在使用晶闸管时，我们需要了解晶闸管导通和关断的条件，以确保其正常工作和保护其他电路元件。

一、晶闸管导通条件晶闸管导通是指晶闸管的正向电压大于导通电压并且施加了一个正向触发电流时，晶闸管从关断状态转变为导通状态。

晶闸管导通的条件如下：1. 正向电压大于导通电压：晶闸管的导通电压是指在晶闸管的阳极和阴极之间施加的电压，一般用VGT表示。

只有当外加正向电压大于导通电压时，晶闸管才能导通。

2. 施加正向触发电流：晶闸管的触发电流是指在晶闸管的控制端施加的电流，一般用IGT表示。

只有当外加正向触发电流大于触发电流时，晶闸管才能导通。

3. 控制端与阴极之间的电压低于保持电压：晶闸管的保持电压是指在晶闸管导通后，将外加的触发电流去掉，晶闸管能够持续导通的最小电压。

只有当控制端与阴极之间的电压低于保持电压时，晶闸管能够保持导通状态。

二、晶闸管关断条件晶闸管关断是指晶闸管的正向电压小于关断电压或者施加了一个负向触发电流时，晶闸管从导通状态转变为关断状态。

晶闸管关断的条件如下：1. 正向电压小于关断电压：晶闸管的关断电压是指在晶闸管的阳极和阴极之间施加的电压，一般用VDRM表示。

只有当外加正向电压小于关断电压时，晶闸管才能关断。

2. 施加负向触发电流：晶闸管的触发电流可以是正向电流，也可以是负向电流。

当外加负向触发电流大于触发电流时，晶闸管能够关断。

3. 控制端与阴极之间的电压高于保持电压：晶闸管的保持电压是指在晶闸管导通后，将外加的触发电流去掉，晶闸管能够持续导通的最小电压。

只有当控制端与阴极之间的电压高于保持电压时，晶闸管能够关断。

总结：晶闸管的导通和关断条件是保证晶闸管正常工作的重要条件。

只有符合导通条件，晶闸管才能从关断状态转变为导通状态，从而实现电路的正常工作；只有符合关断条件，晶闸管才能从导通状态转变为关断状态，从而实现对电路的控制。

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。

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。

晶闸管主要产品类型分析 (一)晶闸管是一种高性能的电子器件，主要用于变频控制、电磁启动、直流调速、电能贮存等领域，因其高效、高稳定性、高可靠性等特点被广泛应用。

晶闸管主要产品类型有以下几种：1.单相晶闸管：单相晶闸管是一种晶闸管，通常由一个晶体管和一个控制电极组成。

单相晶闸管可以实现电源的单相变频控制，广泛应用于家庭电器、交通信号灯等领域。

2. 三相晶闸管：三相晶闸管是一种高性能电子器件，主要用于高功率变频控制系统。

三相晶闸管可实现三相电源的电压变换，有较高的性能和可靠性，被广泛应用于电力电子行业中。

3. GTO晶闸管：GTO晶闸管是一种先进的高功率晶闸管，具有高效、快速、可靠等特点。

GTO晶闸管能够实现高功率电源的变频调速、电流控制等功能，成为现代高科技领域的重要器件之一。

4. IGBT晶闸管：IGBT晶闸管是一种晶闸管，具有高效、快速、可靠等特点。

IGBT晶闸管可以实现电源的高效变频控制，被广泛应用于变频调速、电力传动、电动机控制等领域。

5. 反向导通晶闸管：反向导通晶闸管是一种高性能电子器件，主要用于变频控制、电动机控制、电力驱动等领域。

反向导通晶闸管由一个晶体管和一个反向两极管组成，具有高电流密度、高速度、高功率等特点。

6. 模块化晶闸管：模块化晶闸管是一种晶闸管模块，由多个晶闸管、二极管、散热器等组成，具有高效、快速、可靠等特点。

模块化晶闸管广泛应用于电力电子行业中，能够实现高功率电源的变频调速、电流控制等功能。

以上就是晶闸管的主要产品类型分析，不同类型的晶闸管有着不同的应用场景和优缺点，选用时需要根据具体的需求及领域来进行选择。

晶闸管的概念
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.
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、逆变及变频等电子电路中。

晶闸管工作原理及故障
晶闸管是一种可以控制大功率电流的半导体器件，其主要工作原理如下：
1. 开通状态：当晶闸管的阳极电压大于保持电压（也称为触发电压）时，正向电流开始流动，晶闸管进入导通状态。

此时，晶闸管的两个控制端（即门极和阳极）之间的电压正常情况下为零。

2. 关断状态：当晶闸管通过的电流达到某种电流阈值时（也称为保持电流），甚至在控制端的触发脉冲结束之后，晶闸管仍然保持导通状态。

只有当导通电流降至零或逆向电压大于封堵电压时，晶闸管才会进入关断状态。

晶闸管的故障主要包括以下几种情况：
1. 正常开通但无法关断：可能是由于晶闸管内部结构损坏或控制电路故障导致的。

此时，晶闸管无法在导通状态下正常地关闭，会导致电路无法正常工作或出现过流现象。

2. 无法正常开通：可能是由于晶闸管的控制电路故障、触发电压不足或晶闸管本身损坏导致的。

此时，晶闸管无法在正常电压下进入导通状态，会导致电路无法正常工作或出现无法启动的情况。

3. 温度过高：晶闸管在工作过程中会产生一定的热量，如果散热不良或负载过大导致温度过高，可能会引发晶闸管的故障。

此时，晶闸管可能会损坏或失效，甚至导致永久性损坏。

为了避免晶闸管的故障，需要注意选择合适的控制电路和正常的工作电压。

同时，还需要适当设计散热系统，确保晶闸管的温度不会超过安全范围。

此外，定期检查和维护晶闸管也是预防故障的重要措施之一。

晶闸管的原理、特性、主要参数及测试方法1.1 晶闸管晶闸管（Thyristor）是硅晶体闸流管的简称，也称为可控硅SCR（Semiconductor Control Rectifier）。

晶闸管作为大功率的半导体器件，只要用几十至几百毫安的电流就可以控制几百至几千安的大电流，实现了弱电对强电的控制。

1.1.1 晶闸管的结构晶闸管是四层（P1N1P2N2）三端（阳极A、阴极K、门极G）器件，其内部结构和等效电路如图1-1所示。

图1-1 晶闸管的内部结构和等效电路晶闸管的符号及外形如图1-2所示，图1-2（a）为晶闸管的符号，图1-2（b）为晶闸管的外形。

晶闸管的类型大致有4种：塑封型、螺栓型、平板型和模块型。

塑封型晶闸管多用于额定电流5A以下；螺栓型晶闸管额定电流一般为5～200A；平板型晶闸管用于额定电流200A以上；模块型晶闸管额定电流可达数百安培。

晶闸管由于体积小、安装方便，常用于紧凑型设备中。

晶闸管工作时，由于器件损耗会产生热量，需要通过散热器降低管芯温度，器件外形是为便于安装散热器而设计的。

图1-2 晶闸管的符号及外形晶闸管的散热器如图1-3所示。

图1-3 晶闸管的散热器1.1.2 晶闸管的工作原理以图1-4所示的晶闸管的导通实验电路来说明晶闸管的工作原理。

在该电路中，由电源EA、晶闸管的阳极和阴极、白炽灯组成晶闸管主电路，由电源EG、开关S、晶闸管的门极和阴极组成控制电路（触发电路）。

图1-4 晶闸管的导通实验电路实验步骤及结果说明如下。

（1）将晶闸管的阳极接电源EA的正极，阴极经白炽灯接电源的负极，此时晶闸管承受正向电压。

当控制电路中的开关S断开时，灯不亮，说明晶闸管不导通。

（2）当晶闸管的阳极和阴极承受正向电压，控制电路中开关S闭合，使控制极也加正向电压（控制极相对阴极）时，灯亮说明晶闸管导通。

（3）当晶闸管导通时，将控制极上的电压去掉（即将开关S断开），灯依然亮，说明一旦晶闸管导通，控制极就失去了控制作用。

晶闸管参数晶闸管是一种常用的电子器件，广泛应用于各种电路中。

了解晶闸管的参数对于正确选择和使用晶闸管至关重要。

本文将介绍晶闸管的几个重要参数，并对其进行详细解析。

1. 电压参数晶闸管的电压参数包括最大可承受电压和触发电压。

最大可承受电压是指晶闸管能够承受的最大电压，超过该电压会导致晶闸管失效。

触发电压是指使晶闸管进入导通状态所需的最小电压值。

2. 电流参数晶闸管的电流参数包括最大可承受电流和触发电流。

最大可承受电流是指晶闸管能够承受的最大电流值，超过该电流会导致晶闸管损坏。

触发电流是指使晶闸管进入导通状态所需的最小电流值。

3. 功率参数晶闸管的功率参数包括最大可承受功率和触发功率。

最大可承受功率是指晶闸管能够承受的最大功率值，超过该功率会导致晶闸管损坏。

触发功率是指使晶闸管进入导通状态所需的最小功率值。

4. 开关特性晶闸管的开关特性包括导通电压降和关断电压降。

导通电压降是指晶闸管在导通状态下的电压降，关断电压降是指晶闸管在关断状态下的电压降。

这两个参数会影响晶闸管的能效和发热情况。

5. 响应时间晶闸管的响应时间是指从触发信号到晶闸管完全进入导通状态所需的时间。

响应时间越短，晶闸管的响应速度就越快，适用于高频开关电路。

6. 温度特性晶闸管的温度特性包括温度系数和工作温度范围。

温度系数是指晶闸管参数随温度变化的程度，工作温度范围是指晶闸管正常工作的温度范围。

了解晶闸管的温度特性有助于正确选择和使用晶闸管。

7. 封装形式晶闸管的封装形式包括直插式封装、表面贴装封装等。

不同的封装形式适用于不同的应用场景，需要根据实际需求选择合适的封装形式。

晶闸管的参数对于正确选择和使用晶闸管至关重要。

通过了解晶闸管的电压参数、电流参数、功率参数、开关特性、响应时间、温度特性和封装形式等参数，可以更好地应用晶闸管于各种电路中，提高电路的稳定性和可靠性。

在实际应用中，还需注意晶闸管的工作条件，避免超过其最大可承受电压、电流和功率，以免损坏晶闸管。

晶闸管工作原理晶闸管（Thyristor）是一种半导体器件，常用于电力控制和电子调速领域。

它具有双向导电性，可以在正向和反向电压下工作，并且可以控制电流的通断。

晶闸管的工作原理可以简单地描述为：通过控制晶闸管的门极电压来控制晶闸管的导通和关断。

晶闸管由四个半导体层组成，分别是P型半导体（阳极），N型半导体（阴极），P型半导体（门极）和N型半导体（门极）。

当晶闸管的门极电压为零时，晶闸管处于关断状态，没有电流通过。

当施加一个正向电压到阳极，同时将门极与阴极短接，晶闸管的结会逆偏，形成一个PNPN结构。

此时，只要阳极电压大于晶闸管的维持电压，晶闸管就会开始导通。

一旦晶闸管导通，它将保持导通状态，直到阳极电流降到零或者通过晶闸管的电流被外部电路断开。

晶闸管的导通状态可以通过施加一个负向电压到门极来关闭。

当门极电压为负值时，PNPN结会正向偏置，导致晶闸管关断。

晶闸管的导通和关断可以通过施加一个脉冲信号到门极来实现。

这个脉冲信号的幅值和宽度可以控制晶闸管的导通时间和通断周期。

通过改变脉冲信号的参数，可以实现对电流的精确控制。

晶闸管的工作原理可以通过一个简单的例子来说明。

假设我们有一个交流电源，通过晶闸管控制电流流向负载。

当晶闸管导通时，电流可以流过晶闸管并经过负载。

当晶闸管关断时，电流无法通过晶闸管，负载上没有电流。

晶闸管的工作原理使其具有许多应用。

例如，它可以用于交流电压的控制，用于电机的调速，用于电力系统的保护等。

晶闸管还可以与其他电子元件结合使用，如二极管、电容器和电感器，以实现更复杂的电路功能。

总结起来，晶闸管是一种半导体器件，通过控制门极电压来控制电流的通断。

它具有双向导电性，可以在正向和反向电压下工作。

晶闸管的导通和关断可以通过施加脉冲信号到门极实现，从而实现对电流的精确控制。

晶闸管的工作原理使其在电力控制和电子调速领域得到广泛应用。