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晶闸管的基本特性

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第1章 电力电子器件概述(第一部分)(2)

第1章 电力电子器件概述(第一部分)(2)

1.1.2 应用电力电子器件的系统组成
1.1.3 电力电子器件的分类 1.1.4 本章内容和学习要点
华东理工大学
1-3
1.1.1 电力电子器件的概念和特征
电力电子器件
1）概念:
电力电子器件（Power Electronic Device）
——可直接用于主电路中，实现电能的变换或控制的电 子器件。
主电路（Main Power Circuit）
和控制电 路中附加 一些电路， 以保证电 力电子器 件和整个 系统正常 可靠运行
V1 L R
V2
主电路
电气隔离 图1-1 电力电子器件在实际应用中的系统组成
华东理工大学
1-7
注重对器件的保护：通常采用吸收（缓冲） 保护电路（ Snubber ）来限制器件的 du/dt 和di/dt，减小由于大电流跃变在引线（寄 生）电感上形成的反电势尖峰，以防器件 过压击穿。 需要驱动与隔离：强、弱电系统之间电气 隔离，不共地，消除相互影响，减小干扰， 提高可靠性。
通态损耗是器件功率损耗的主要成因。 器件开关频率较高时，开关损耗可能成为器件功率损 耗的主要因素。
华东理工大学
1-6
1.1.2 应用电力电子器件系统组成
电力电子系统：由控制电路、驱动电路、保护电路 和以电力电子器件为核心的主电路组成。 在主电路
控 制 控制电路 电 路 检测 电路 保护 电路 驱动 电路
额定电流 —— 在指定的管壳温度和散热条件下， 其允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。 IF(AV)是按照电流的发热效应来定义的，使用时应 按有效值相等的原则来选取电流定额，并应留 有一定的裕量。 在工频正弦半波的情况下：
平均值 IF(AV) 有效值 1.57 IF(AV)

晶闸管换流阀技术简介

晶闸管换流阀技术简介

I
IF
+_
UBR URRM
IH o U
_+
反向特性
IG2 > IG1 > IG0 IG2 IG1 IG0 UFRM UBO U
正向特性
晶闸管元件参数：
1）阳极伏安特性（断态不重复峰值电压UDSM 反向不重复峰值电压URSM ）；
2）门极特性； 3）断态重复峰值电压（ UDRM ）； 4）反向重复峰值电压（URRM）； 5）额定平均电流； 6）断态临界电压上升率du/dt ； 7）通态临界电流上升率di/dt ； 8）开通时间TON； 9）关断时间TOFF 。
三、换流阀应用
工程概况： 双极电压±800kV，电流4000A，功率6400MW，每极两组十二脉动换
流器
1）工程概况：
双极电压±800kV，电流4000A，功率6400MW，每极两组十二脉动换 流器
2）阀结构
每个6脉动桥包括3个200 kV 直流电压的双重阀塔 每个双重阀由 2 个单阀组成
每个单阀由 2 个晶闸管组件组成
通常直流额定电压较低，直流额 定电流较高；
不设直流滤波器，有时也可省去 平波电抗器；
无直流开关设备； 当要求较高的可靠性及可用率时，
可采用一个以上的单极或双极系 统并联。
直流侧接线简单。
2、整流站特殊接线方式（2）
当发电厂无地区负荷或地区负荷很小时，也可以考虑采用发 电机—变压器—换流器独立的单元接线形式。这种接线方式 不仅可省去一级变压，还可省去换流站的交流母线及其相关 的开关设备，换流器所消耗的无功功率可由发电机来提供， 交流侧谐波也可以由发电机来吸收。
换流阀目前绝大多数直流输电工程均采用晶闸管阀， 本节主要论述晶闸管阀。

晶闸管两端电压波形

晶闸管两端电压波形
220 2 Rd 1210 40
第五步：确定流过晶闸管电流的有效值为： 流过晶闸管的平均电流为：
U2 I d 0.45 Rd 0.45 0.08A 220 1210
由此可得，当时流过晶闸管电流的最大有效值为：
I Tm 1.57 I d 1.57 0.08A 0.128A
第六步：考虑1.5~2倍的余量
(1.5 ~ 2) I Tm (1.5 ~ 2) 0.128 A 0.193A ~ 0.256A
第七步：确定晶闸管的额定电流: I T(AV) 0.283A
因为电路无储能元器件，所以选择额定电流为1A的晶
闸管可以需要。 由以上分析确定晶闸管应选用的型号为：KP1-7
第三步：按图（c）接线，阳极和阴极之间加反向电压，门极和 阴极之间加正向电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。
第四步：按图（d）接线，阳极和阴极之间加正向电压，门极和
阴极之间不加电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。
2．工作原理
第五步：按图（e）接线，阳极和阴极之间加正向电压，门 极和阴极之间加反向电压，指示灯不亮，晶闸管不导通。 第六步：按图（f）接线，阳极和阴极之间加正向电压，门极 和阴极之间也加正向电压，指示灯亮，晶闸管导通。 第七步：按图（g）接线，去掉触发电压，指示灯亮，晶闸 管仍导通。 第八步：按图（h）接线，门极和阴极之间加反向电压，指 示灯亮，晶闸管仍导通。 第九步：按图（i）接线，去掉触发电压，将电位器阻值加大， 晶闸管阳极电流减小，当电流减小到一定值时，指示灯熄灭，晶 闸管关断。
U Tn （2
～ 3 ） U TM
2．晶闸管的主要参数
4）通态平均电压UT（AV）
在规定环境温度、标准散热条件下，元件通以额定电流时， 阳极和阴极间电压降的平均值，称通态平均电压（一般称管 压降），约为1.5V。

电力电子学晶闸管及基本电路(ppt 72页)

电力电子学晶闸管及基本电路(ppt 72页)
27
10.1 电力半导体器件
10.1.2 其他电力半导体器件
3 绝缘栅双极晶体管IGBT
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)， 复合全控型电压驱动式功率半导体器件
兼有电力场效应晶体管MOSFET的通断控制功 率小和电力晶体管GTR的低导通压降两方面的 优点：驱动功率小而饱和压降低。
高次谐波分量增加，干扰周围的电气设备；
(4)控制电路较复杂，对维修人员技术水平要求高。
8
第十章 电力电子学晶闸管及基本电路
用途：
(1) 可控整流电路--交流变固定或可调的直流电压
直流电机调速， 成套产品 冶金、机械、造纸、纺织 高压直流输电。
(2) 交流调压电路—固定的交流电压变可调的交流电压
灯光控制、温度控制、交流电机调速等。
即晶闸管仍处于导通状态；
（6）当 t=t5 时， uAK=0 ， ug=0 ，而ud=0， 即晶闸管关断，晶闸管处于阻断状态。
波形图 14
10.1 电力半导体器件--晶闸管 2.晶闸管的工作原理
结论：
1.SCR具有双向阻断能力;
2.SCR的A、G两极正电压才 导通;
3.SCR导通后，G极失去作 用；欲使SCR再次阻断，则 须将阳极（A极）电压降低、 断电或反向。
URRM=URSM -100
19
4.晶 闸管的主 要参数
3) 额定通态平均电流（额定电流） IT 在 环 境 温度 不大 于 40度的 标准 散热 及全 导通 的
条 件下 ，晶 闸管 元件 可以 连续 通过 的工 频正 弦半 波
电 流（ 在一 个周 期内 ）平 均值 ，称 为额 定通 态平 均
电 流， 简称 为额 定电 流。

电力电子器件

电力电子器件
◆从关断时间来看，普通晶闸管一般为数百微秒，快速
晶闸管为数十微秒，而高频晶闸管则为10s左右。
◆高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高。
◆由于工作频率较高，选择快速晶闸管和高频晶闸管的 通态平均电流时不能忽略其开关损耗的发热效应。
2.3.4 晶闸管的派生器件
I
■双向晶闸管（Triode AC
2.3.3 晶闸管的主要参数
■电压定额 ◆断态重复峰值电压UDRM ☞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。 ☞国标规定断态重复峰值电压UDRM为断态不重复峰值 电压（即断态最大瞬时电压）UDSM的90%。 ☞断态不重复峰值电压应低于正向转折电压Ubo。 ◆反向重复峰值电压URRM ☞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。 ☞规定反向重复峰值电压URRM为反向不重复峰值电压 （即反向最大瞬态电压）URSM的90%。 ☞反向不重复峰值电压应低于反向击穿电压。
电子器件
2.6 功率集成电路与集成电力电子模块
■基本概念 ◆ 20世纪80年代中后期开始，模块化趋势，将多
个器件封装在一个模块中，称为功率模块。 ◆可缩小装置体积，降低成本，提高可靠性。 ◆对工作频率高的电路，可大大减小线路电感，
从而简化对保护和缓冲电路的要求。 ◆将器件与逻辑、控制、保护、传感、检测、自
时间短、高温特性好、额 定结温高等优点，可用于 不需要阻断反向电压的电 路中。
K G
A
I O
IG=0 U
a)
b)
图2-12 逆导晶闸管的电气图形符号 和伏安特性
a) 电气图形符号 b) 伏安特性
2.3.4 晶闸管的派生器件
■光控晶闸管（Light

双向晶闸管

双向晶闸管

1．5双向晶闸管双向晶闸管(TRIAC，Bidirectional Triode Thyrister，Triode AC Switch)是把两个反并联的晶闸管集成在同一硅片上，用一个门极控制触发的组合型器件。

这种结构使它在两个方向都具有和晶闸管同样的对称的开关特性，且伏安特性相当于两只反向并联的晶闸管，不同的是它由一个门极进行两个方向控制，因此可以认为是一种控制交流功率的理想器件，主要应用于交流无触点继电器、交流相位控制等。

1．5．1双向晶闸管的基本结构和伏安特性双向晶闸管是一种交流器件，其伏安特性是对称的。

即正向或反向都具有能触发导通的开关特性，因此无所谓阳极与阴极。

通常，把通向主回路的两个引出端子分别称为Tl，T2端，并假定靠近门极的端子为T1端，也就是常规的阴极，见图1．9。

1、特性与符号双向晶闸管的外形与普通晶闸管相同，也有塑封式、螺栓式和平板式，也有三个电极，其中一个是门极G，另外两个则分别叫做第一阳极和第二阳极。

图1．9(a)给出了双向晶闸管的典型结构。

它内部有NPNPN五层结构；T2，Tl，G为三个引出端子。

其中P1N1P2N2 称为正向晶闸管，其伏安特性画在第1象限，称为(I)特性。

而把与正向晶闸管反向并联的N4P1N1P2 称为反向晶闸管，其伏安特性画在第1II象限，称为(111)特性。

如图1．9(b)所示，这两个晶闸管的触发导通都是由门极G来控制的。

2、触发方式双向晶闸管的触发信号加在门极与第一阳极之间。

不论触发信号的极性如何，都能被触发。

因此可用交流信号做触发信号。

因双向晶闸管的主电路加正、反向电压都能被触发的特性双向晶闸管的触发方式有四种。

（1）Ⅰ+触发方式：曲线在第一象限，a2为正，a1为负，g对a1为正。

（2）Ⅰ-触发方式：曲线在第一象限，a2为正，a1为负，g对a1为负。

（3）Ⅲ+触发方式：曲线在第三象限，a2为负，a1为正，g对a1为正（4）Ⅲ-触发方式：曲线在第三象限，a2为负，a1为正，g对a1为负四种触发方式中其中以Ⅲ+方式要求触发电流最大，因而触发灵敏度最低，使用中应尽量避免使用这种触发方式。

(整理)晶闸管的工作原理

晶闸管的工作原理在中频炉中整流侧关断时间采用KP-60微秒以内，逆变侧关短时间采用KK-30微秒以内这也是KP管与KK管的主要区别晶闸管T在工作过程中，它的阳极A和阴极K与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。

晶闸管的工作条件：1. 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受和种电压，晶闸管都处于关短状态。

2. 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。

3. 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。

4. 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。

从晶闸管的内部分析工作过程：晶闸管是四层三端器件，它有J1、J2、J3三个PN结图1，可以把它中间的NP分成两部分，构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管图2当晶闸管承受正向阳极电压时，为使晶闸管导铜，必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。

图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。

因此，两个互相复合的晶体管电路，当有足够的门机电流Ig流入时，就会形成强烈的正反馈，造成两晶体管饱和导通，晶体管饱和导通。

设PNP 管和NPN管的集电极电流相应为Ic1和Ic2；发射极电流相应为Ia和Ik；电流放大系数相应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，设流过J2结的反相漏电电流为Ic0,晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和：Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为Ik=Ia+Ig从而可以得出晶闸管阳极电流为：I=(Ic0+Iga2)/（1-（a1+a2））（1—1）式硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而急剧变化如图3所示。

当晶闸管承受正向阳极电压，而门极未受电压的情况下，式（1—1）中，Ig=0,(a1+a2)很小，故晶闸管的阳极电流Ia≈Ic0 晶闸关处于正向阻断状态。

晶闸管的导通条件和关断条件

晶闸管的导通条件和关断条件晶闸管是一种广泛使用的半导体器件，可以实现高功率的电控制。

晶闸管的导通条件和关断条件是晶闸管工作的基本原理，也是晶闸管的设计和应用的关键。

本文将详细介绍晶闸管的导通条件和关断条件，包括物理原理、数学模型和实际应用。

一、晶闸管的物理原理晶闸管是一种四层PNPN结构的半导体器件，由一个P型区、一个N型区、一个P型区和一个N型区组成。

晶闸管的导通和关断是通过控制PNPN结中的正向和反向电压来实现的。

当晶闸管的控制端施加一个正向脉冲信号时，PNPN结中的P型区和N型区之间的正向电压将增加，当正向电压达到一定值时，PNPN 结中的P型区和N型区之间的空穴和电子会发生复合，形成一个电子流，晶闸管开始导通。

导通时晶闸管的电压降低至低电平，电流增加至高电平。

当晶闸管的控制端施加一个反向脉冲信号时，PNPN结中的N型区和P型区之间的反向电压将增加，当反向电压达到一定值时，PNPN 结中的N型区和P型区之间的电子和空穴会发生复合，形成一个电流，晶闸管开始关断。

关断时晶闸管的电压升高至高电平，电流降低至低电平。

晶闸管的导通和关断是通过控制PNPN结中的正向和反向电压来实现的，因此晶闸管的导通和关断条件与PNPN结的物理特性密切相关。

下面将介绍晶闸管的导通条件和关断条件的数学模型。

二、晶闸管的导通条件晶闸管的导通条件是指晶闸管开始导通的最小正向电压。

根据PNPN结的物理特性，晶闸管的导通条件可以用下式表示：Vgt = Vf + Vr + Vp其中，Vgt为晶闸管的触发电压，Vf为PNPN结的正向电压，Vr 为PNPN结的反向电压，Vp为PNPN结的电压降。

PNPN结的正向电压Vf取决于PNPN结的材料和掺杂浓度，通常在0.5V至0.7V之间。

PNPN结的反向电压Vr取决于PNPN结的击穿电压，通常在20V至200V之间。

PNPN结的电压降Vp取决于PNPN结中的电流和电阻，通常在0.1V至0.5V之间。

晶闸管可控整流和逆变电路.pdf

超越这一区间，使元件导通或阻断的条件变化， 等效电路相应改变。 3）等效电路的直线性 ¾ 假定元件具有理想输出特性，则电路为线性。
在整流电路中与元件导通条件有关的因素
电网状态（电网电压的分布情况） 门极脉冲状态（门极脉冲的分布情况） 电路结构 负载性质
2. 波形分析
3. 定量分析
如：
uBA =
6U2 sin ωt
=பைடு நூலகம்
2Lκ
di dt
解出
∫ i = 6U2
2ω Lκ
sin ωtdωt = −Im cosωt + K
根据式（2-19）初值并考虑到 i(α)=0，确定积分常数K为 K=Imcosα I = Im (cosα − cosωt)
Im
=
6U 2
2ω LK
iT1 = iT1(α ) − i = Id − Im (cosα − cosωt)
最常用的数学方法是选择适当的变量， 根据电路列微分方程并求解方程变量。
从T1通，T2通，T3断向T1断，T2通，T3通转换过程中， T1、T2、T3均导通时电量状态变化分析：
电路初始条件：
¾ 为简化分析，设在该工况中负载电流 id= Id = const 。 ¾ 由于T1T3均处通态，线电压uBA沿电感LK（LK=La=Lb） 建立导电回路，并产生环流 i ，即：
∞
∞
∞
∑ ∑ ∑ ud = Ud + an sin nωt + bn cos nωt = Ud + Cn cos(nωt −θn )
n=1
n=1
n=1
式中
cn2 = an2 + bn2
∫ an
=
1

电力电子技术(第5版)(王兆安,刘进军)第2章 电力电子器件


-
V
+ + + + + + n +
p -
-
+
+
Wo W
17/89
2.2.1 PN结与电力二极管的工作原理
■二极管的基本原理——PN结的单向导电性 ◆当PN结外加正向电压（正向偏置）时，在外电路上则 形成自P区流入而从N区流出的电流，称为正向电流IF， 这就是PN结的正向导通状态。 ◆当PN结外加反向电压时（反向偏置）时，反向偏置的 PN结表现为高阻态，几乎没有电流流过，被称为反向截 止状态。 ◆ PN结具有一定的反向耐压能力，但当施加的反向电压 过大，反向电流将会急剧增大，破坏PN结反向偏置为截 止的工作状态，这就叫反向击穿。 ☞按照机理不同有雪崩击穿和齐纳击穿两种形式 。 ☞反向击穿发生时，采取了措施将反向电流限制在一 定范围内，PN结仍可恢复原来的状态。 ☞否则PN结因过热而烧毁，这就是热击穿。
u i UFP
iF
u
2V 0
F
t fr
b) 零偏置转换为正向偏置
t
图2-6 电力二极管的动态过程波形
22/89
2.2.3 电力二极管的主要参数
■正向平均电流IF(AV) ◆指电力二极管长期运行时，在指定的管壳温度（简称 壳温，用TC表示）和散热条件下，其允许流过的最大工 频正弦半波电流的平均值。 ◆ IF(AV)是按照电流的发热效应来定义的，使用时应按有 效值相等的原则来选取电流定额，并应留有一定的裕量。 ■正向压降UF ◆指电力二极管在指定温度下，流过某一指定的稳态正 向电流时对应的正向压降。 ■反向重复峰值电压URRM ◆指对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压。
能力，是其最重要的参数，一般都远大于处理信息的电
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1 T
T
i
0
2
dt
1 2

Im (Imsin t ) dt 2 0

2
IT ( AV )
1.5 7
有效值
管子额定电流的选择： (1) 按电流有效值相等的原则选择晶闸管 (2) 留裕量，取1.5-2倍后取整 (3) 额定电流等级： 50A以下-1、5、10、20、30、40、50A； 100~1000A- 100、200、300、 400、500、 600、800、1000A。
1.3.4
晶闸管的派生器件
2. 光控晶闸管（Light Triggered Thyristor—LTT）
1) 电路符号和特性
A
G
a)
K
b)
图1-12 光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏安特性
2) 特点 • 利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸
管→又称光触发晶闸管.
• 小功率光控晶闸管只有阳极和阴极两个端子. • 大功率光控晶闸管则还带有光缆，光缆上
800V/管压降0.4v~0.5v的普通晶闸管
本章思考题
1.晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的除螺栓式 以外还有？ 2.晶闸管象二极管一样具有可控的什么特性？ 3.为了保证晶闸管可靠与迅速关断，通常在管子阳 极电压下降为零之后，在门极采取什么措施？ 4.型号为KP10-1000晶闸管的额定容量是多少？ 5.如何选择晶闸管的容量？ 6.在分析了晶闸管的主要参数后，你使用晶闸管时 应注意什么？
-UA IA 正向 导通
IH O
IG2
IG1
IG=0
正向电压超过临界极限━正 向转折电压Ubo →则漏电流急 剧增大→器件开通。
UDRM Ubo +UA UDSM
雪崩 击穿
IG2> IG1 > IG
-IA
晶闸管的伏安特性
1.3.2 晶闸管的基本特性
• 正向导通
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。
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04
IT(AV)
晶闸管电流
IT ( AV )
1 2

Im sin tdt
0
Im

平均值 发热量
2

IT IT
T
2 2 0 . 2 4 i Rt 0 . 2 4 I RT 0
• 实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间 的反向电压，使晶闸管充分恢复其对正向电 压的阻断能力，电路才能可靠工作。
3 门极伏安特性（PN结特性）
(1).保证可靠触发的门极电流、电压应位于可靠触发区 (2).保证晶闸管可靠关断的门极电流、电压应位于不 触发区或加反偏电压 (3).晶闸管正偏电压一般不大于10 v,反偏电压不大于5v。
tr IRM
t
O
t
trr
URRM t gr
trr
tgr
晶闸管的开通和关断过程波形
iA 100% 90%
10% 0 uAK
td
tr IRM
t
O
t
trr
URRM t gr
trr
tgr
③ 关断时间tq
tq=trr+tgr
普通晶闸管的关断时间约几百微秒 ④ 两点注意事项 • 在正向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管 施加正向电压，晶闸管会重新正向导通。
1.3.3晶闸管的主要参数
１额定电压UDRM
晶闸管承受此电压时不自动开通也不反向击穿。 晶闸管额定电压的选择应为实际承受电压的2~3倍。 所留裕量用于防止电路中可能出现的操作过电压
2 额定电流IT（AV）
平均值
规定：在环境温度为40C和规定的冷却条件下，带 电阻性负载的单相工频半波整流电路中，管子全导 通（C）而稳定结温不超过额定值所允许的 最大电流平均值。
1.3.4 晶闸管的派生器件
1. 双向晶闸管（Triode AC Switch——TRIAC或 Bidirectional triode thyristor） I
1）电路符号与特性
T1 G T1 Ⅰ IG=0
G
T2
G T2 Ⅲ
a)
b)
图1-10 双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性 a) 电气图形符号 b) 伏安特性
• di/dt太大将导致器件局部过热损坏
门极在芯片侧部(螺栓型）
门极在芯片中部（平板型）
7 额定结温Ｔjm
开通损耗 通态损耗 关断损耗 断态损耗 门极损耗
结温
8 型号
Ｋ Ｐ
管压降等级 额定电压等级
额定电流 Ｐ普ห้องสมุดไป่ตู้型 Ｎ逆导型 Ｓ双向型 Ｋ快开型 Ｇ可关断型
例:KP200-8B 表示额定电流200A/额定电压
td
tr IRM
t
O
td tr
trr URRM t gr
t
trr
tgr
1.3.2 晶闸管的基本特性
2) 关断过程
① 反向阻断恢复时间trr
iA 100% 90%
正向电流降为零到反向恢 复电流衰减至接近于零的 时间
② 正向阻断恢复时间tgr 晶闸管要恢复其对正向 电压的阻断能力所需要 的一段时间
10% 0 td uAK
2 教材P42. 题3.,题4. 3 作业要求
2) 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。 3) 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。 4) 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 。
1.3.2 晶闸管的基本特性
1) 正向特性(第I象限)
• 正向阻断状态 IG=0时，晶闸管两端受正向电 压→只有很小的正向漏电流流 URSM URRM 过.
UDRM Ubo +UA UDSM
雪崩 击穿
晶闸管的伏安特性
-IA
1.3.2 晶闸管的基本特性
• 反向阻断 晶闸管处于反向阻断状态时 → 极 小的反相漏电流流过。 • 反向击穿 当反向电压超过一定限度 ( 达到反向击穿电
压), 外电路如无限制措施→则反向漏电流急
剧增加→导致晶闸管发热损坏。
2）特点 • 可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。 • 有两个主电极T1和T2，一个门极G。 • 正反两方向均可触发导通→双向晶闸管在第Ｉ
和第III象限有对称的伏安特性。
• 额定电流不用平均值而用有效值来表示（因
为用在交流电路中）。
• 应用：交流调压电路、固态继电器（SSR）和
交流电机调速等领域。 说明：比用一对反并联晶闸管经济，且 控制电路简单，
3 门极触发电流IGT/触发电压UGT
例：ＫＰ５ ＩGD＝0.4mA.UGD=0.3v,ＩＧT=5~70mA, VGT3.5v,UGFM=10V, UGRM=5v ,PG(AV)=0.5w 参数受温度影响大
4 通态平均压降（管压降）ＵＴ（ＡＶ）
从减小损耗和发热的情况出发，ＵＴ（ＡＶ）越小越好， 一般为1.5v。
• 维持电流IH
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。
1.3.2 晶闸管的基本特性
2) 反向特性(第III象限)
晶闸管受反向电压时，伏 安特性类似二极管的反向 特性。
URSM URRM -UA IH O IG2 IG1 IG=0 IA 正向 导通
装有 作为触发光源的发光二极管或半导体 激光器.
• 光触发→主电路与控制电路绝缘，抗电磁干扰. • 应用:高压大功率的场合，如高压直流输电, 高
压核聚变装置.
作业
1 型号KP-100-3 （ ITav=100A,额定电压300V）的晶闸管，维持 电流IH=4mA,使用在以下电路中是否合适(通过计算确定)？
1.3.2 晶闸管的基本特性
1. 静态特性━ 晶闸管的 伏安特性
IA 正向 导通
URSM URRM -UA
IH O
IG2
IG1
IG=0
UDRM Ubo +UA UDSM
雪崩 击穿
-IA
图1-8 晶闸管的伏安特性 IG2>IG1>IG
1.3.2晶闸管的基本特性 （静态、动态、）
1. 静态特性
1) 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。
5 维持电流与掣住电流ＩＨ／ＩＬ
ＩＨ：维持管子继续导通的最小电流。 ＩＬ：触发管子导通后，去除触发信号时阳极电流必须 达到的最小值。
6 动态参数
（１）开通时间ton与关断时间toff 普通晶闸管ton约6us, 快速晶闸管ton约1us。 普通晶闸管toff数十～数百us, 快速晶闸管toff约10us 开通较关断时间短 工频电路可不考虑开关时间 （２）断态电压临界上升率dv/dt及通态电流临界上 升率di/dt 由于结电容效应， dv/dt太大可能引起误导通 dv/dt分级：Ａ(最低级)：２５v/us G(最高级)： 1000v/us
O t iA 100% 90%
10% 0 td uAK
tr IRM
t
td tr
trr
URRM t gr
trr
tgr
晶闸管的开通和关断过程波形
c) 开通时间tgt （1-6） 普通晶闸管延迟时为0.5~1.5s，上升时 间为0.5~3s。
tgt=td+ tr
iA 100% 90%
10% 0 uAK
1.3.2 晶闸管的基本特性