晶闸管及其应用

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。

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。

三相半控晶闸管的计算公式三相半控晶闸管是一种常见的功率电子器件，广泛应用于交流电动机控制、变频调速、电炉控制等领域。

在实际工程中，对于三相半控晶闸管的设计和应用，需要对其进行一定的计算和分析。

本文将介绍三相半控晶闸管的计算公式及其应用。

1. 三相半控晶闸管的基本结构。

三相半控晶闸管由三个晶闸管和三个二极管组成，通常连接成三相全波整流电路。

在正半周，晶闸管导通，负半周，二极管导通。

通过控制晶闸管的触发角，可以实现对交流电压的调节。

2. 三相半控晶闸管的工作原理。

在三相半控晶闸管的正半周，当晶闸管触发角大于零时，晶闸管导通，负载得到电源的供电；当晶闸管触发角小于零时，二极管导通，负载得到电源的供电。

在负半周，晶闸管不导通，负载得到电源的供电。

通过调节晶闸管的触发角，可以实现对负载电压的控制。

3. 三相半控晶闸管的计算公式。

在实际应用中，需要对三相半控晶闸管的参数进行计算，以保证其正常工作。

以下是三相半控晶闸管的常用计算公式：（1）触发角计算公式。

在三相半控整流电路中，晶闸管的触发角可以通过以下公式计算：α = arccos(Um/√2Ud)。

其中，α为触发角，Um为负载电压峰值，Ud为晶闸管的导通电压。

（2）负载电流计算公式。

负载电流可以通过以下公式计算：I = (2/π) Im。

其中，I为负载电流，Im为负载电流峰值。

（3）负载功率计算公式。

负载功率可以通过以下公式计算：P = √3 U I cosφ。

其中，P为负载功率，U为负载电压有效值，I为负载电流有效值，φ为电压和电流的相位差。

4. 三相半控晶闸管的应用。

三相半控晶闸管广泛应用于交流电动机控制、变频调速、电炉控制等领域。

在交流电动机控制中，通过控制晶闸管的触发角，可以实现对电动机的调速；在变频调速系统中，通过控制晶闸管的触发角和频率，可以实现对电机的精确控制；在电炉控制中，通过控制晶闸管的触发角和导通角，可以实现对电炉的温度调节。

总之，三相半控晶闸管是一种重要的功率电子器件，其计算公式和应用对于工程设计和实际应用具有重要意义。

晶闸管工作原理晶闸管是一种电子器件，它在电子学和电力控制领域有着广泛的应用。

晶闸管能够控制大电流和高电压，因此在电力传输和电动机控制等方面扮演着重要角色。

本文将详细介绍晶闸管的工作原理，以及它在不同应用领域中的工作方式。

晶闸管的基本结构由四个层组成：N型区域，P型区域，P型区域和N型区域。

晶闸管一般是通过控制一个电极上的电流来实现对另一个电极上电流的控制。

这个电极被称为“控制电极”或“闸极”，而另外两个电极分别是“阳极”和“阴极”。

当闸电流被施加在晶闸管的闸极上时，晶闸管处于关断状态，此时正向电压施加在阳极上，而阴极则是负电压。

在关断状态下，晶闸管会阻断正向电流，类似于电子开关。

当闸电流被去除或减小到一个可忽略的水平时，晶闸管的工作状态将发生变化。

当前向电流施加在阳极上时，P型的区域成为一个PN结，此时称为“在态”或“导通态”。

在导通状态下，晶闸管将允许正向电流流动。

晶闸管的转换过程是通过两种方式实现的：转流和转向。

转流是指将电流从晶闸管的阳极转移到阴极，而转向则是指将电流从阳极转移到阴极。

当闸电流被去除时，转流是通过重新注入电流来实现的。

当闸电流被减小到可忽略的水平时，转向是通过向晶闸管施加反向电压来实现的。

晶闸管通常在交流电路中被广泛应用。

在交流电路中，晶闸管可以控制电流的相位，以实现电压和电流的控制。

这使得晶闸管成为一种重要的电力控制器件。

晶闸管还可用于直流电路中，尤其是在工业自动化和电动机控制领域。

尽管晶闸管在许多应用领域中具有广泛的应用，但是在实际应用中仍然存在一些问题。

其中之一是晶闸管的损耗问题。

晶闸管在导通过程中会有一定的导通压降，从而产生额外的损耗。

此外，晶闸管还需要适当的散热措施，以确保其正常工作。

综上所述，晶闸管是一种重要的电力控制器件，它通过控制闸电流来实现电流的控制。

晶闸管的工作原理涉及其基本结构以及电流的转流和转向过程。

晶闸管在交流电路和直流电路中都有着广泛的应用，尤其在电力传输和电动机控制领域。

河北经济管理学校教案序号：48 编号：JL/JW/7.5.1.03河北经济管理学校教案教案内容一、导入与提问（10min）回顾单向晶闸管知识点并进行提问二、讲授新课（55min）1.双向晶闸管外形双向晶闸管的外形如图9-3所示2.结构与符号双向晶闸管的结构与符号如图9-4所示，它是一个NPNPN五层结构的半导体器件，其功能相当于一对反向并联的单向晶闸管，电流可以从两个方向通过。

所引出的三个电极分别为第一阳极T1、第二阳极T2和控制极G。

3.工作特性（1）双向晶闸管导通必须具备的条件是：只要在控制极（G）加有正或负向触发电压（即UG＞0或UG＜0＝，则不论第一阳极（T1）与第二阳极（T2）之间加正向电压或是反向电压，晶闸管都能导通。

（2）晶闸管导通后，控制极（G）将失去作用，即：当UG＝0，晶闸管仍然导通。

（3）只要使其导通（工作）电流小于晶闸管的维持电流值，或第一阳极（T1）与第二阳极（T2）间外加的电压过零时，双向晶闸管都将关断4.极性判别（1）T2极的确定选用万用表的电阻R×lΩ或R×l0Ω挡；用一表棒固定接一管脚，另一表棒分别接其余两个管脚。

测读出一组电阻值；不断变换；因第二阳极T2与控制极G极之间、第二阳极T2与第一阳极T1之间的电阻均应为无穷大，所以，当测出某管脚与其余两管脚的阻值为无穷大时，则表棒固定所接的管脚为第二阳极T2；如图9-8(a)所示。

带有散热板的双向晶闸管，T2极往往是与散热板相连接。

（2）其余两极的确定将黑表棒接假设的T1极，红表棒接已确定的T2极。

在红表棒不断开与T2极连接的情况下，将T2极（或红表棒）与假设的G极瞬间相碰触一下；双向晶闸管应出现导通状态即万用表指针向右偏转，并能维持导通状态；则上述假设的两极为正确。

如图9-8(b)所示。

若不出现上述现象，可改变两极的连接表棒再测。

5.双向晶闸管性能检测（1）选用万用表的电阻R×lΩ或R×l0Ω挡；将黑表棒接T1极，红表棒接T2极。

理论课授课教案197斩波器：将恒定的直流电变换为断续脉冲，以改变其平均值。

可用于开关型稳压电路、直流电动机的拖动等。

无触点开关：可迅速接通或切断大功率的交流或直流回路，而不产生火花或拉弧现象，特别适用于防火防爆的场合。

晶闸管的种类很多，包括普通型（单向型）、双向型、可管断型、快速型、光控型等。

其中普通晶闸管应用最广，而且其结构及工作原理也是分析其他晶闸管的基础。

以下所称晶闸管，如果没有特殊说明，均指普通晶闸管。

一、晶闸管的结构与符号图一晶闸管的结构与符号a）内部结构示意图 b）、c）、d）符号晶闸管的内部结构如图一a）所示。

它由PNPN四层半导体材料所构成，中间形成了3个PN结，由外层P型半导体引出阳极A，由外层N型半导体引出阴极K，由中间P型半导体引出控制极G（或称为门极）。

图一b、c所示分别为阴极侧受控和阳极侧受控晶闸管的符号，当没有必要规定控制极的类型时，可用图一d所示的符号表示晶闸管。

晶闸管的外形有塑封式a（小功率）、平板式b（中功率）、螺栓式c（大、中功率）几种。

如图二所示。

平板式和螺栓式晶闸管实用时固定在散热器上。

图二晶闸管外形198二、晶闸管的工作特性为了更清楚的说明工作原理，晶闸管可以看作是两个三极管PNP（V1）管和NPN（V2）管组合而成，电路模型如图三所示。

图三晶闸管电路模型设在阳极和阴极之间接上电源U A，在控制极和阴极之间接入电源U G，如图四所示。

图四晶闸管工作原理(1) 晶闸管加阳极负电压－U A时，晶闸管处于反向阻断状态。

(2) 晶闸管加阳极正电压U A，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+U A，同时也加控制极正电压+U G，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I H以下。

综上所述，可得如下结论：①晶闸管与硅整流二极管相似，都具有反向阻断能力，但晶闸管还具有正向阻断能力，即晶闸管正向导通必须具有一定的条件：阳极加正向199200理论课授课教案201正向电阻小。

可控硅晶闸管工作原理可控硅晶闸管是一种常用的电子器件，由于其独特的工作原理，在各个领域都有广泛的应用。

本文将介绍可控硅晶闸管的工作原理及其应用。

一、可控硅晶闸管的结构可控硅晶闸管由四个层次的半导体材料构成，分别是P型半导体、N型半导体、P型半导体和N型半导体。

其中，两个相邻的P-N结构形成了PNPN的层次结构。

在PNPN结构上有三个电极，分别是阳极A、阴极K和门极G。

二、可控硅晶闸管的工作原理当阳极电压施加到可控硅晶闸管时，由于PNPN结构的非线性特性，器件处于关断状态。

此时，阴极和阳极之间没有电流流动。

当在门极施加一个正脉冲信号时，会在PN结之间形成一种正向电压，促使硅晶闸管进入导通状态。

此时，阴极和阳极之间形成了一个通路，电流可以流过。

当门极施加的脉冲信号消失后，硅晶闸管仍然处于导通状态，并且只有当阳极电流下降到零时，硅晶闸管才能回到关断状态。

这种特性使得可控硅晶闸管可以实现电流的自锁。

三、可控硅晶闸管的应用1. 交流电调整：可控硅晶闸管通过控制其导通时间和截止时间，可以实现对交流电的调整。

通过调整导通角和截止角，可以改变电流的大小和相位，从而实现对交流电的控制。

2. 电子变压器：可控硅晶闸管可以实现对电子变压器的控制。

通过控制可控硅晶闸管的导通时间和截止时间，可以改变变压器的输出电压和电流。

3. 电动机控制：可控硅晶闸管可以实现对电动机的启动、停止和转向控制。

通过控制可控硅晶闸管的导通时间和截止时间，可以改变电动机的转速和运行方向。

4. 电能调节：可控硅晶闸管可以实现对电能的调节。

通过控制可控硅晶闸管的导通时间和截止时间，可以实现对电能的调整，从而满足不同设备对电能的需求。

可控硅晶闸管是一种具有独特工作原理的电子器件。

通过控制其导通时间和截止时间，可以实现对电流的控制，从而广泛应用于交流电调整、电子变压器、电动机控制和电能调节等领域。

在现代工业中，可控硅晶闸管发挥着重要的作用，推动着电子技术的发展。

小功率常用晶闸管型号-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在文章《小功率常用晶闸管型号》中，我们将详细介绍小功率晶闸管的常见型号、特性以及应用领域。

晶闸管是一种半导体器件，具有电流控制能力和可逆开关特性，因而在电子和电气领域广泛应用。

在小功率应用中，晶闸管起到了关键的作用，它可以实现电流的精确控制和开关功能，被广泛应用于电子设备和电路中。

在本文的引言部分，我们将首先对小功率晶闸管进行概述。

小功率晶闸管是一种具有较低功率处理能力的晶闸管，通常适用于电流较小的电路中。

相比较大功率晶闸管而言，小功率晶闸管在结构设计和参数选择上有所不同，其电流处理能力和耐压能力相对较低。

因此，小功率晶闸管常用于一些需要较小电流和较低耐压能力的应用中。

小功率晶闸管的型号众多，每个型号都有其独特的特性和适用范围。

在本文的正文部分，我们将详细介绍常见的小功率晶闸管型号，并分析其特性和应用。

通过对各个型号进行比较和评估，我们可以更好地了解它们的优缺点，从而在实际应用中做出合理的选择。

通过本文的阅读，读者将能够全面了解小功率晶闸管的相关知识和应用场景。

同时，我们还将探讨小功率晶闸管领域的研究方向，以期为相关研究和开发提供一定的指导和参考。

综上所述，本文将对小功率晶闸管的常见型号、特性和应用进行详细介绍，希望能够为读者提供有关小功率晶闸管方面的全面知识和理解。

文章结构部分的内容可以包括以下几个方面：1.2 文章结构本文将按照如下结构进行阐述：第二部分为正文部分，主要介绍了常见小功率晶闸管型号及其特性和应用。

在第二部分中，将详细介绍了两种常见的小功率晶闸管型号，分别是型号一和型号二。

随后，将深入探讨这两种型号的特性和应用，其中包括特性一和特性二。

通过对这些小功率晶闸管型号的介绍和分析，我们可以更好地了解它们的优势和适用范围，为后续的应用提供指导。

在第三部分中，将进行结论的总结，并对后续研究方向进行展望。

我们将从所介绍的小功率晶闸管型号出发，总结其特点和应用领域，并提出对于后续研究的建议和方向。