静电感应晶闸管

目 录第一章 电力电子技术简介及其器件发展 (1)第二章 晶闸管 (2)2.1 晶闸管的产生及符号 (2)2.2晶闸管的导通与关断条件 (3)2.3 晶闸管的工作原理 (4)2.4 晶闸管的阳极伏安特性 (5)2.5 晶闸管的主要参数 (6)2.5.1 晶闸管的重复峰值电压 (7)2.5.2晶闸管的额定通态平均电流额定电流T I （AV ） (7)2.6 通态平均电压T U （AV ） (8)2.7 门极触发电压GT U 和门极触发电流GT I (8)2.8 维持电流H T (9)2.8 掣住电流L I (9)2.9 断态电压临界上升率du ／dt (9)2.10 通态电流临界上升率di ／dt (10)第三章 双向晶闸管及其派生晶闸管 (11)3.1 双向晶闸管 (11)3.2 快速晶闸管 (12)3.4 光控晶闸管 (13)第四章 晶闸管的保护与串并联使用 (14)4.1 过电压保护 (14)4.1.1操作过电压 (14)4.1.2雷击过电压 (15)4.1.3换相过电压 (15)4.1.4关断过电压 (15)4.2 过电压保护措施 (15)4.2.1操作过电压的保护 (15)4.2.2浪涌（雷击）过电压的保护 (15)4.2.3 过电流保护 (17)4.4 晶闸管的串、并联 (18)第五章 晶闸管应用实例 (19)5.1 单相全控桥式整流电路 (19)5.2 三相全控桥式整流电路 (20)总结 (22)参考文献 (23)第一章电力电子技术简介及其器件发展第一章电力电子技术简介及其器件发展电力电子技术，即由国际电工委员会命名的，一门将电子技术和控制技术引入传统的电力技术领域，利用半导体电力开关器件组成各种电力变换电路进而实现电能的变换和控制的完整学科。

突出对“电力”的变换，变换的功率可以大到数百甚至数千兆瓦，也可以小到几瓦或更小。

电力电子技术包括电力电子器件、变流电路和控制技术3个部分，其中电力电子器件是基础，变流电路是电力电子技术的核心。

静电感应晶体管静电感应器件自从七十年代产生以来，由于它自身特有的优势，在八十年代取得了迅速的发展。

在这期间出现了许多形形色色的静电感应器件，其中就有静电感应晶体管（SIT）、双极型静电感应晶体管（BSIT）、静电感应晶闸管（SITH）这三种比较有价值的器件，这类器件均具有噪声低，线性度好，失真小等优点，现已广泛应用于电子行业。

2.1 静电感应晶体管的基本类型由于SIT、BSIT、SITH是静电感应器件中有代表性的三种器件，在此对它们作以简单介绍。

1、静电感应晶体管（SIT）SIT作为唯一一种具有类三极管特性的半导体器件，一般为常开型器件。

主要有以下特点[4]：（1）是单极性器件，所以工作速度比较快；（2）栅极是利用pn结的反偏控制，沟道中没有来自栅极的少子注入，器件的高速开关特性优异；（3）器件是垂直沟道，相比于场效应晶体管，沟道更短更窄；（4）电压控制型器件，驱动功率小；（5）栅电阻小，高频信号损失小，因此高频特性优异；（6）无电流集中，所以耐击穿强度比较高。

2、双极型静电感应晶体管（BSIT）与SIT不同，BSIT工作在正栅压下，具有饱和类五极管特性，一般是常关型器件，与其他功率器件相比，具有以下优点[4]：（1） BSIT是多子导电器件，相比于双极型器件，稳定性更好；（2）与MOSFET相比，通态电阻较低；（3）与IGBT相比，稳定性好，工艺简单，关断时间短；（4）与GTO相比，关断时间短。

另外，BSIT在很宽的电流范围内都具有很高的电流放大倍数，能实现对大功率电路的控制。

3、静电感应晶闸管（SITH）与SIT和BSIT不同，SITH有常开型和常关型两种类型，它的结构相当于在SIT的阳极串联了一个二极管。

主要有以下特点[4]：（1）栅极也是应用pn结反偏控制的，所以器件的开关速度比较高；（2）导通沟道大部分为耗尽区占据，正向导通压降低；（3）电流电压容量大，阻断增益高，工作频率高。

2.2 静电感应晶体管的基本结构根据静电感应晶体管栅体结构、分布和制造工艺的不同，静电感应晶体管的基本结构可分为：埋栅型、表面栅型、复合栅型、介质盖栅型、槽栅型和双栅型结构等。

第2章 思考题与习题2.1晶闸管的导通条件是什么? 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定? 答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。

导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压U A 决定。

2.2晶闸管的关断条件是什么? 如何实现? 晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定?答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流I A 减小，I A 下降到维持电流I H 以下时，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。

进而实现晶闸管的关断，其两端电压大小由电源电压U A 决定。

2.3温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化？答：温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流I H 会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。

2.4晶闸管的非正常导通方式有哪几种？答：非正常导通方式有：(1) I g =0，阳极电压升高至相当高的数值；(1) 阳极电压上升率du/dt 过高；(3) 结温过高。

2.5请简述晶闸管的关断时间定义。

答：晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。

即gr rr q t t t +=。

2.6试说明晶闸管有哪些派生器件？答：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。

2.7请简述光控晶闸管的有关特征。

答：光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管，在光的照射下，光电二极管电流增加，此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。

主要用于高压大功率场合。

2.8型号为KP100-3，维持电流I H =4mA 的晶闸管，使用在图题1.8所示电路中是否合理，为什么?(暂不考虑电压电流裕量)图题1.8答：（a ）因为HA I mA K VI <=Ω=250100，所以不合理。

《电力电子技术》习题解答第2章 思考题与习题晶闸管的导通条件是什么 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定答：晶闸管的导通条件是：晶闸管阳极和阳极间施加正向电压，并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流（或脉冲）。

导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定，负载上电压由输入阳极电压U A 决定。

晶闸管的关断条件是什么 如何实现 晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定 答：晶闸管的关断条件是：要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态，可采用阳极电压反向使阳极电流I A 减小，I A 下降到维持电流I H 以下时，晶闸管内部建立的正反馈无法进行。

进而实现晶闸管的关断，其两端电压大小由电源电压U A 决定。

]温度升高时，晶闸管的触发电流、正反向漏电流、维持电流以及正向转折电压和反向击穿电压如何变化答：温度升高时，晶闸管的触发电流随温度升高而减小，正反向漏电流随温度升高而增大，维持电流I H 会减小，正向转折电压和反向击穿电压随温度升高而减小。

晶闸管的非正常导通方式有哪几种答：非正常导通方式有：(1) I g =0，阳极电压升高至相当高的数值；(1) 阳极电压上升率du/dt 过高；(3) 结温过高。

请简述晶闸管的关断时间定义。

答：晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。

即gr rr q t t t +=。

试说明晶闸管有哪些派生器件答：快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。

"请简述光控晶闸管的有关特征。

答：光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管，在光的照射下，光电二极管电流增加，此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。

主要用于高压大功率场合。

型号为KP100-3，维持电流I H =4mA 的晶闸管，使用在图题所示电路中是否合理，为什么(暂不考虑电压电流裕量)图题答：（a ）因为H A I mA K VI <=Ω=250100，所以不合理。

电力电子技术题库 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】南通大学电气工程学院电力电子技术题库第二章电力电子器件一、填空题1、若晶闸管电流有效值是157A，则其额定电流为100A。

若该晶闸管阳、阴间电压为60sinwtV，则其额定电压应为60V。

（不考虑晶闸管的电流、电压安全裕量。

）2、功率开关管的损耗包括两方面，一方面是导通损耗；另一方是开关损耗。

3、在电力电子电路中，常设置缓冲电路，其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt或者过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。

4、缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。

5、电力开关管由于承受过电流，过电压的能力太差。

所以其控制电路必须设有过流和过压保护电路。

二、判断题1、“电力电子技术”的特点之一是以小信息输入驱动控制大功率输出。

（√）2、某晶闸管，若其断态重复峰值电压为500V，反向重复峰值电压为700V，则该晶闸管的额定电压是700V。

（×）3、晶闸管导通后，流过晶闸管的电流大小由管子本身电特性决定。

（×）4、尖脉冲、矩形脉冲、强触发脉冲等都可以作为晶闸管的门极控制信号。

（√）5、在晶闸管的电流上升至其维护电流后，去掉门极触发信号，晶闸管级能维护导通。

（×）6、在GTR 的驱动电路设计中，为了使GTR 快速导通，应尽可能使其基极极驱动电流大些。

（×）7、达林顿复合管和电力晶体管属电流驱动型开关管；而电力场效应晶体管和绝缘栅极双极型晶体管则属电压驱动型开关管。

（√）8、IGBT 相比MOSFET，其通态电阻较大，因而导通损耗也较大。

（×）9、整流二级管、晶闸管、双向晶闸管及可关断晶闸管均属半控型器件。

（×）10、导致开关管损坏的原因可能有过流、过压、过热或驱动电路故障等。

（√）三、选择题1、下列元器件中，（ BH ）属于不控型，（ DEFIJKLM）属于全控型,（ ACG ）属于半控型。

南通大学电气工程学院电力电子技术题库第二章电力电子器件一、填空题1、若晶闸管电流有效值是157A，则其额定电流为100A。

若该晶闸管阳、阴间电压为60sinwtV，则其额定电压应为60V。

（不考虑晶闸管的电流、电压安全裕量。

）2、功率开关管的损耗包括两方面，一方面是导通损耗；另一方是开关损耗。

3、在电力电子电路中，常设置缓冲电路，其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt或者过电流和di/dt，减小器件的开关损耗。

4、缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。

5、电力开关管由于承受过电流，过电压的能力太差。

所以其控制电路必须设有过流和过压保护电路。

二、判断题1、“电力电子技术”的特点之一是以小信息输入驱动控制大功率输出。

（√）2、某晶闸管，若其断态重复峰值电压为500V，反向重复峰值电压为700V，则该晶闸管的额定电压是700V。

（×）3、晶闸管导通后，流过晶闸管的电流大小由管子本身电特性决定。

（×）4、尖脉冲、矩形脉冲、强触发脉冲等都可以作为晶闸管的门极控制信号。

（√）5、在晶闸管的电流上升至其维护电流后，去掉门极触发信号，晶闸管级能维护导通。

（×）6、在GTR 的驱动电路设计中，为了使GTR 快速导通，应尽可能使其基极极驱动电流大些。

（×）7、达林顿复合管和电力晶体管属电流驱动型开关管；而电力场效应晶体管和绝缘栅极双极型晶体管则属电压驱动型开关管。

（√）8、IGBT 相比MOSFET，其通态电阻较大，因而导通损耗也较大。

（×）9、整流二级管、晶闸管、双向晶闸管及可关断晶闸管均属半控型器件。

（×）10、导致开关管损坏的原因可能有过流、过压、过热或驱动电路故障等。

（√）三、选择题1、下列元器件中，（ BH ）属于不控型，（ DEFIJKLM）属于全控型,（ ACG ）属于半控型。

A、普通晶闸管B、整流二极管C、逆导晶闸管D、大功率晶体管E、绝缘栅场效应晶体管F、达林顿复合管G、双向晶闸管H、肖特基二极管I、可关断晶闸管J、绝缘栅极双极型晶体管K、MOS 控制晶闸管L、静电感应晶闸管 M、静电感应晶体管2、下列器件中，（ c ）最适合用在小功率，高开关频率的变换器中。

《电力电子技术》机械工业出版社命题人马宏松第一章功率二极管和晶闸管知识点：●功率二极管的符号，特性，参数●晶闸管的符号、特性、参数、工作原理●双向晶闸管的符号、特性、参数、工作原理●可关断晶闸管的符号、特性、参数、工作原理一、填空题1、自从_1956__ __ 年美国研制出第一只晶闸管。

2、晶闸管具有体积小、重量轻、损耗小、控制特性好等特点。

3、晶闸管的三个极分别为阳极、阴极、门极。

4、晶闸管导通的条件：在晶闸管的阳极和阴极间加正向电压，同时在它的阴极和门极间也加正向电压，两者缺一不可。

5、晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用。

6、晶闸管的关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。

7、双向晶闸管的四种触发方式：I+ 触发方式 I-触发方式Ⅲ+触发方式Ⅲ-触发方式。

8、GTO的开通时间由延迟时间和上升时间组成。

9、GTO的关断时间由存储时间、下降时间、和尾部时间。

10、功率二极管的导通条件：加正向电压导通，加反向电压截止。

11、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___>_____I H。

12、晶闸管断态不重复电压U DSM与转折电压U BO数值大小上应为，U DSM__<______U BO13、普通晶闸管内部有两个PN结,，外部有三个电极，分别是阳极A极阴极K 极和门极G极。

14、晶闸管在其阳极与阴极之间加上正向电压的同时，门极上加上触发电压，晶闸管就导通。

15、、晶闸管的工作状态有正向阻断状态，正向导通状态和反向阻断状态。

16、某半导体器件的型号为KP50—7的，其中KP表示该器件的名称为普通晶闸管，50表示额定电流50A，7表示额定电压700V。

17、只有当阳极电流小于维持电流电流时，晶闸管才会由导通转为截止。

18、当增大晶闸管可控整流的控制角α，负载上得到的直流电压平均值会减小。

二、判断题1、第一只晶闸管是1960年诞生的。

（错）2、1957年至1980年称为现代电力电子技术阶段。

SITH静电感应晶闸管通态特性分析摘要：静电感应晶闸管（Static Induction Thyristors）简称SITH，是20世纪70年代出现的一种新型半导体电力器件。

静电感应晶闸管（SITH）是一种依靠静电感应机制工作的功率半导体器件，即依靠栅偏压和阳（漏）偏压的静电感应作用控制沟道势垒高度从而实现器件的开通和关断。

相对于其它种类的功率半导体器件（如SCR、GTO、IGBT、VDMOS等），SITH最明显的特点是具有明确的阻断态和导通态，具有通态压降低（1.0~3.5V）开关速度快（0.5~1.5MHz）电流密度高（800A/cm2）功率处理能力强（10~15kVA）转换效率高（>90%）等一系列优点，兼顾了速度和功率两方面的要求，更适合于作为大功率开关器件使用。

这对传统的电力系统的效能提升、模式改造、以及民用节能具有重要的技术、经济意义。

关键词：SITH；通态特性；电学特性前言：本文主要研究了静电感应晶闸管（SITH）的器件结构、原理、参数及各种特性，并利用SGFramework和Origin软件重点模拟分析了静电感应晶闸管（SITH）的电学特性以及通态特性，给出模拟结果，并且和理论结果进行比较，阐述其作用机理。

针对SITH的导通态，提出并建立了类PIN作用模型，认为导通态的SITH其实质是一个由p+阳极－n-漂移区－n+阴极构成的一个PIN二极管，成功地解释了导通态低压大电流的特征。

其次还介绍了半导体器件模拟理论得相关内容。

一静电感应晶闸管（SITH）简介静电感应晶闸管（Static Induction Thyristor）简称SITH。

它属于双极型开关器件，自1972年开始研制并生产，发展至今已初步趋于成熟，有些已经商品化。

与GTO相比，SITH有许多优点，比如通态电阻小，通态压降低，开关速度快，损耗小，di/dt及du/dt耐量高等，现有产品容量已达1000 A/2500 V、2200 A/450 V、400 A/4500 V，工作频率可达100 kHz以上。

《电力电子变流技术》机械工业出版社命题人王翠平第六章晶闸管的串并联和保护知识点：●晶闸管的串联●晶闸管的并联●晶闸管的过电压保护●晶闸管的过电流保护一、填空题1、多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。

2、型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压为800V伏、额定有效电流为 100A。

3、常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。

（写出四种即可）4、在电力晶闸管电路中，常用的过电流保护有快速熔断器；电路串电抗器；过流时快速移相；和直流快速开关等几种。

5、和门极G。

6、晶闸管的导通条件阳极加正电压、门极加正向电压；关断条件是阳极电流大于掣住电流、阳极电流小于维持电流或加反向电压。

7、一般操作过电压都是瞬时引起的尖峰电压，经常使用的保护方法是阻容保护而对于能量较大的过电压，还需要设置非线性电阻保护，目前常用的方法有压敏电阻和硒堆。

8、晶闸管的过电流能力比较差，必须采用保护措施，常见的快速熔断器、过流继电器、直流快速开关、、限流与脉冲移相保护。

二、判断题1、晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。

（×）2、晶闸管并联使用时，必须注意均压问题。

（×）3、两个以上晶闸管串联使用，是为了解决自身额定电压偏低，不能胜用电路电压要求，而采取的一种解决方法，但必须采取均压措施。

（√）4、并联谐振逆变器必须是略呈电容性电路。

（√）5、给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。

（×）6、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。

（×）7、晶闸管一旦导通，门极没有失去控制作用。

（×）8、加在晶闸管门极上的触发电压，最高不得超过100V。

×9、双向晶闸管额定电流的定义，与普通晶闸管的定义相同。

（√）10、逆变角太小会造成逆变失败。

（√）11、设置补偿电容可以提高变流装置的功率因数。