晶闸管的基本特性.

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。

晶闸管的原理与应用一、晶闸管的基本原理晶闸管是一种电子器件，具有可控硅的特点。

其基本原理如下：1.PN结–晶闸管由P型半导体、N型半导体和P型半导体三层特殊结构构成。

–P型半导体具有正电荷载流子，N型半导体具有负电荷载流子，形成PN结。

2.开关特性–当PN结两端没有电压时，晶闸管处于关断状态。

–当PN结两端有正向电压时，晶闸管依然处于关断状态。

–当PN结两端有反向电压时，当反向电压超过某一临界值时，晶闸管会被击穿，进入导通状态。

3.可控性–通过控制晶闸管的控制电极，可以改变晶闸管的导通时间和导通电流。

–当控制电极施加正脉冲信号时，晶闸管进入导通状态，电流流过。

–当控制电极施加负脉冲信号时，晶闸管恢复关断状态，电流停止流动。

二、晶闸管的应用晶闸管由于其独特的特性，在电力控制、电动机控制和功率供应等领域有着广泛的应用。

1.电力控制–晶闸管可以控制电流的大小和方向，广泛应用于电力变频调速系统中。

–通过调节晶闸管的导通时间和导通电流，可以实现对电力系统的精确控制。

2.电动机控制–晶闸管可以控制电动机的启动、停止和转速等参数。

–通过控制晶闸管的导通时间和导通电流，可以实现对电动机的精确控制。

3.功率供应–晶闸管具有高功率控制能力，适用于高功率负载。

–晶闸管广泛应用于电力系统的功率供应、工业控制和电压变换等领域。

4.电流调制–晶闸管可通过不同的控制方式，实现电流的调制。

–通过改变晶闸管的导通时间和导通电流，可以实现正弦波、脉冲及方波等各种电流波形的调制。

三、晶闸管的优势与发展晶闸管作为一种可控硅器件，具有以下优势：•高可靠性：晶闸管的寿命长，无机械动部件，可靠性高。

•调制能力强：晶闸管能够实现多种电流波形的调制。

•功率控制精度高：晶闸管能够实现对功率的精确控制。

•体积小：晶闸管体积小，便于集成和安装。

晶闸管在过去几十年里得到了快速发展，随着科技的进步，有望在以下领域实现更多突破：1.新能源–晶闸管在风能、太阳能等新能源的开发和利用中有着广阔的应用前景。

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。

晶闸管的特点
晶闸管的特点：
1、开关特性：晶闸管具有较强的开关特性，即在小输入电流和很小的电压差下，可在微秒级别内容直接承担大于千瓦的负载，承担功率器件特点，性能比开关管表现更好。

2、稳定性：晶闸管具有良好的稳定性，无需外接电容就可以达到高稳定性，并且在保证稳定性情况下，能够承担大于千瓦的电流负载，因此晶闸管在电源调节器技术中得到了广泛的应用。

3、受控特性：极小的控制和驱动电流，可以在测量微小的电压差的条件下控制强大的负载系统，可直接把小功率的输入电流转换成大功率的交流输出，这也是晶闸管作为集中系统控制器的重要原因之一。

4、阻断能力：晶闸管具有很强的阻断能力，即在小电流和很小的电压差下，可以在微秒级别直接承担大于千瓦的负载，可阻断高压和大电流模型，安全可靠。

5、散热特性：晶闸管具有良好的散热性能，在小电流情况下它的尖峰散热强度大于硅发射管；而当它的电流大于一定的阈值的时候，其热损失可大大降低，这有助于提高系统效率并延长其使用寿命。

6、反应速度：晶闸管的反应速度比普通硅发射管要快，可以在微秒级别内，控制一个大于千瓦的负载，这样就可以有效地防止因负载高速切换而带来的损耗和影响，是电源技术的重要元件。

7、安全性：晶闸管由于其结构安全性能稳定，多数电路结构中使用它作为保护元件，以降低系统停电率，改善系统的安全性能，保护系统的安全运行。

晶闸管相关练习题
晶闸管是一种常用的电子器件，广泛应用于电力电子控制领域。

为了帮助大家更好地掌握晶闸管的操作和特性，以下是一些晶闸管相关练习题，供大家练习和巩固知识。

题目一：晶闸管的基本特性
1. 什么是晶闸管？它的主要结构是什么？
2. 晶闸管的工作原理是什么？
3. 晶闸管的常见用途有哪些？
题目二：晶闸管的控制
1. 晶闸管的触发方式有哪些？请分别介绍。

2. 画出晶闸管的典型触发电路，并解释其工作原理。

3. 晶闸管的关断方式有哪些？请分别介绍。

题目三：晶闸管的保护和应用
1. 晶闸管的过电流保护方法有哪些？
2. 晶闸管的过压保护方法有哪些？
3. 晶闸管在电机控制中的应用有哪些？请举例说明。

题目四：晶闸管的特性参数
1. 什么是晶闸管的导通压降和关断压降？它们分别有什么特点？
2. 什么是晶闸管的阻断能力？
3. 什么是晶闸管的恢复时间和导通延迟时间？它们对晶闸管性能有何影响？
题目五：晶闸管的常见故障和排除方法
1. 晶闸管的常见故障有哪些？请分别介绍。

2. 当晶闸管出现故障时，我们应该如何判断和排除问题？
3. 晶闸管故障的预防措施有哪些？
题目六：晶闸管的逆变电路
1. 什么是逆变电路？它有什么常见的应用？
2. 画出晶闸管逆变电路的典型示意图，并解释其工作原理。

3. 晶闸管逆变电路的控制方法有哪些？
以上是一些晶闸管相关的练习题，希望能够帮助大家更好地理解和掌握晶闸管的知识。

通过不断练习和学习，我们可以在电力电子控制领域中更加熟练地应用晶闸管，为实际工程带来更多的便利与效益。

祝大家在晶闸管的学习中取得好成绩！。

晶闸管的基本特性
1、晶闸管的静态伏安特性第I 象限的是正向特性有阻断状态和导通状态之分。

在正向阻断状态时，晶闸管的伏安特性是一组随门极电流的增加而不同的曲线簇。

当IG 足够大时，晶闸管的正向转折电压很小，可以看成与一般二
极管一样第III 象限的是反向特性晶闸管的反向特性与一般二极管的反向特性相似。

IG=0 时，器件两端施加正向电压，为正向阻断状态，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Ubo，则漏电流急剧增大，器件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IH 以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。

IH 称为维持电流。

晶闸管上施加反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性晶闸管的门极触发电流从门极流入晶闸管，从阴极流出阴极是晶闸管主电路与控制电路的公共端门极触发电流也往往是通过触发电路在门极和阴极之间施加触发电压而产生的晶闸管的门极和阴极之间是PN 结J3，其伏安特性称为门极伏安特性。

为保证可靠、安全的触发，触发电路所提供的触发电压、电流和功率应限制在可靠触发区。

2. 动态特性与二极管类似，开通、关断过程产生动态损耗
晶闸管的开通和关断过程波形
1) 开通过程延迟时间td：门极电流阶跃时刻开始，到阳极电流上升到稳态值。

哈尔滨工业大学远程教育学院 2007年秋季学期电力电子技术模拟试题4（开卷，时间：120分钟）（所有答案必须写在答题纸上）一、填空题（40分，每空1分）1.晶闸管的基本工作特性可概括为：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情况下，晶闸管才能导通；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。

2.通常取晶闸管的U DRM和U RRM中较小的标值作为该器件的额定电压。

选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2～3倍。

3.使晶闸管维持导通所必需的最小电流称为维持电流。

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称为擎住电流。

对同一晶闸管来说，通常I L约为I H的称为2～4倍。

4.晶闸管的派生器件有：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管。

5. 普通晶闸管关断时间数百微秒，快速晶闸管数十微秒，高频晶闸管10 s左右。

高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额不易做高。

6.双向晶闸管晶闸管可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。

7.逆导晶闸管是将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。

8. 光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。

光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，且可避免电磁干扰的影响。

9.带隔离变压器的DC-DC变换器的基本类型包括单端正激变换器和单端反激变换器，其中单端是指变压器磁通单方向变化。

10.正激变换器是指在开关管开通时电源将能量直接传送给负载。

11.反激变换器是指在开关管开通时电源将电能转为磁能储存在电感（变压器）中，当开关管关断时再将磁能变为电能传送到负载。

12.三相电压型逆变电路中，180度导电角的控制方式下，每个桥臂的导电角度为180˚，各相开始导电的角度依次相差120˚，在任一时刻，有3个桥臂导通。

一、实验目的1. 了解晶闸管的基本结构、工作原理及触发方式。

2. 掌握晶闸管驱动电路的设计方法及驱动信号的生成。

3. 通过实验验证晶闸管的触发、导通和关断特性。

二、实验原理1. 晶闸管（Thyristor）是一种大功率半导体器件，具有可控硅整流器的特性，是一种四层三端器件。

晶闸管在正向电压作用下，在阳极与阴极之间形成PNPN结构，导通电流；在反向电压作用下，阻断电流。

2. 晶闸管的触发方式主要有以下几种：（1）正触发：在阳极与阴极之间施加正向电压，并在控制极与阴极之间施加正向脉冲信号，使晶闸管导通。

（2）负触发：在阳极与阴极之间施加反向电压，并在控制极与阴极之间施加负向脉冲信号，使晶闸管导通。

（3）双极触发：在阳极与阴极之间施加正向电压，同时在控制极与阴极之间施加正向脉冲信号，使晶闸管导通。

3. 晶闸管驱动电路主要作用是产生触发信号，驱动晶闸管导通和关断。

驱动电路一般由脉冲发生器、驱动放大器、隔离电路和缓冲电路组成。

三、实验器材1. 晶闸管：2只2. 驱动电路：1套3. 脉冲发生器：1台4. 测量仪器：示波器、万用表、电源等5. 电路板、导线、连接器等四、实验步骤1. 晶闸管基本特性测试（1）将晶闸管安装在电路板上，连接好电路。

（2）打开脉冲发生器，设置触发方式为正触发。

（3）使用示波器观察晶闸管的触发、导通和关断波形。

（4）调整脉冲发生器的脉冲宽度，观察晶闸管的导通和关断特性。

2. 晶闸管驱动电路设计（1）设计驱动电路，包括脉冲发生器、驱动放大器、隔离电路和缓冲电路。

（2）连接好电路，确保电路连接正确。

（3）打开脉冲发生器，设置触发方式为正触发。

（4）使用示波器观察驱动电路的输出波形，确保触发信号正确。

3. 驱动电路性能测试（1）在晶闸管驱动电路的基础上，连接晶闸管。

（2）打开脉冲发生器，设置触发方式为正触发。

（3）使用示波器观察晶闸管的触发、导通和关断波形，验证驱动电路的性能。

五、实验结果与分析1. 晶闸管基本特性测试实验结果显示，晶闸管在正触发方式下，触发电压为20V，导通电流为5A。

简述晶闸管直流调速系统工作于整流状态时的
机械特性基本特点。

当晶闸管直流调速系统工作于整流状态时，其机械特性有以下基本特点：
1.单向导电：晶闸管在整流状态下只能向一个方向导电，通
常为正向导通。

当电流沿着正向方向流过晶闸管时，晶闸
管处于导通状态；而当电流反向流动时，晶闸管会自动关
闭，即为阻断状态。

2.非线性电流特性：晶闸管的电流-电压特性是非线性的。

在整流状态下，当晶闸管导通时，其电压降较低，电流急
剧增加；而当晶闸管阻断时，其电压降较高，电流几乎为
零。

这种非线性特性决定了晶闸管在整流过程中的开关行
为。

3.可控：晶闸管的导通和阻断状态可以通过触发控制电路来
控制。

通过适时的触发信号，可以使晶闸管在需要的时候
打开，实现正向导通；而在不需要通过正向电流时，可以
通过控制信号关闭晶闸管，实现阻断。

4.输出电压可调：晶闸管整流系统可以调整输出电压的大小。

通过改变晶闸管的导通角度（触发时刻），可以控制输出
电压的大小。

当导通角度增加时，输出电压增加；当导通
角度减小时，输出电压减小。

5.输出电流脉动：晶闸管整流系统的输出电流存在脉动现象。

由于晶闸管的非线性特性，输出电流在每个电周期内会出现脉动，造成输出电压的纹波。

输出电流脉动的幅值与负载电流有关，负载电流越大，脉动幅值越小。

这些基本特点决定了晶闸管整流系统在调速和控制过程中的特性和工作方式。

在应用中，需要根据具体需求和系统要求来选取合适的触发角度和控制策略，以实现所需的电压输出和负载调整。

晶闸管总结简介晶闸管（Thyristor），也被称为可控硅（SCR），是一种电子元件，广泛应用于电力控制和电子开关电路中。

晶闸管具有双向导通特性，可以实现电流的单向控制，是一种非常重要的功率电子器件。

工作原理晶闸管是一种多层半导体结构，主要由P-N-P-N四层半导体材料构成。

其基本结构包括阳极（A）、阴极（K）和控制极（G）。

当控制极施加正向电压时，晶闸管处于关断状态，不导通；当控制极施加负向电压时，晶闸管处于可控导通状态，可以通过施加正向电压的方式控制电流通过。

晶闸管具有开关特性，分为关态和导态。

在关态时，晶闸管具有很高的阻抗，电流几乎为零；在导态时，晶闸管的阻抗非常低，电流可以流过。

应用领域晶闸管在电力控制和电子开关电路中具有广泛的应用，包括以下几个方面：1.电力控制：晶闸管可以用于实现电源控制和电压调节。

通过控制晶闸管的导通时间和导通角，可以控制电源对负载的输出功率，实现对电力的调节。

2.交流电压调节：晶闸管在交流电源电路中可以用来实现电压和功率的调节。

通过控制晶闸管的导通时间，可以改变负载所受到的电压，实现调光和电压调节功能。

3.直流电机控制：晶闸管可以用于对直流电机进行调速控制。

利用晶闸管的开关特性，可以控制电机的启动、制动和调速过程，实现对电机的精确控制。

4.交流电机控制：晶闸管可以用于对交流电机进行调速控制。

通过控制晶闸管的导通时间，可以改变交流电机所受到的电压和频率，实现对电机转速的调节。

5.电流变换和矩阵转换：晶闸管可以用于实现电流的变换和矩阵转换。

通过控制晶闸管的导通时间和序列，可以实现电流的调节和改变电流的方向。

优缺点晶闸管作为一种功率电子器件，具有以下几个优点：1.可控性强：晶闸管可以通过控制极的正负偏置实现对电流的控制，具有较高的可控性和灵活性。

2.节能高效：晶闸管具有低导通压降和低导通损耗，能够提高效率和节能。

3.可靠性高：晶闸管结构简单，无机械部件，不易损坏，寿命长。

晶闸管三象限晶闸管是一种常见的电力电子元器件，广泛应用于电力变换、控制领域。

作为一种特殊的开关元件，晶闸管具有独特的导通和关断特性，三象限方式即是晶闸管特性的重要表现之一。

一、晶闸管的基本特性晶闸管是一种可控硅元器件，它具有比较高的承压能力和电流能力。

晶闸管一般有三个电极，即阳极、阴极和控制极，在导通状态下，晶闸管三个电极之间呈电路短接状态，使电路中电流能够流通；在断开状态下，其正、负极相互隔离，电路断开，不再有电流流通。

晶闸管的状态转换由外部电源控制电信号触发实现。

二、晶闸管的三象限晶闸管的特性表现为一种称为三象限的现象，也被称为工作区域。

这里的“三象限”指的是晶闸管导通时的三个条件。

具体如下：1.阳极正向电压和控制极方向的电压之和大于阀值电压，即VAK > Vth；2.阳极电流大于最小保持电流，即IA > IH；3.阳极电流小于最大额定电流，即IA < ILM。

这三个条件组成了晶闸管导通的三象限，也是晶闸管工作条件的重要标志。

三、三象限在控制中的应用晶闸管的三象限特性是控制其导通和断开的功率控制基础。

在电力电子控制中，控制晶闸管运行的电路通常包括触发电路、保持电路和负载电路。

主要控制方法包括前沿触发控制、后沿触发控制、中点触发控制和斩波触发控制等。

除了广泛的应用于交流和直流电源的开关控制器、稳压器、逆变器、电动机控制等电力电子设备中，晶闸管作为控制元件也广泛应用于太阳能电池板控制器、火花塞控制器、舞台照明控制等多种领域。

总之，晶闸管作为一种新型的电力电子元器件，以其特殊的三象限特性，为现代电力电子控制技术带来了前所未有的发展机遇。

不断创新、提高控制技术，是不断深化晶闸管技术应用的重要途径。

设计晶闸管特性实验报告1. 实验目的本实验旨在通过实际操作，加深对晶闸管的理解，掌握晶闸管的基本特性，并能正确进行晶闸管的触发、导通和关断操作。

2. 实验原理晶闸管是一种主控制型元件，具有单向导电性。

它由四层n-p-n-p的结构组成，其中两个pn 结构的掺杂浓度较高，用作控制区；另外两个pn 结构的掺杂浓度较低，用作限流区。

当晶闸管的控制区施加正向偏置电压，通过控制电极施加正向脉冲，即可触发晶闸管，使之导通。

晶闸管导通后，只需保持控制电极在一定的电压范围内，晶闸管就可以一直导通。

若控制电极的电压降低或没有维持在一定电压范围内，晶闸管将进入关断状态。

3. 实验器材- 示波器- 变压器- 脉冲发生器- 晶闸管- 电阻- 电容- 电路板4. 实验步骤4.1 硬件连接按照实验要求，将示波器、变压器、脉冲发生器、晶闸管、电阻、电容等器件进行正确的电路连接。

4.2 晶闸管触发电路设计设计一个适当的触发电路，通过控制电极给晶闸管施加正向脉冲，以触发晶闸管导通。

4.3 测试晶闸管导通特性在脉冲发生器的输出端口连接示波器，观察晶闸管导通状态时的电压波形，并记录数据。

4.4 测试晶闸管关断特性通过改变控制电极的电压，并通过示波器观察晶闸管关断状态时的电压波形，并记录数据。

5. 实验结果与分析通过实验测量，得到了晶闸管导通和关断时的电压波形数据，根据实验数据我们可以得出以下结论：1. 在给定适当的脉冲信号下，晶闸管可以被触发导通；2. 在控制电极电压维持在一定范围内，晶闸管可以一直导通；3. 当控制电极电压降低或不在一定电压范围内时，晶闸管将进入关断状态。

通过对实验结果的分析，可以进一步了解晶闸管导通和关断特性，为晶闸管的应用提供了实际基础。

6. 实验总结本次实验通过设计晶闸管特性实验，我们深入了解了晶闸管的工作原理和特性。

在实验过程中，我们学会了如何正确地触发晶闸管，使之导通，并通过变化控制电极的电压，观察晶闸管导通和关断时的波形数据。