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可关断晶闸管PPT课件

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电子技术基础晶闸管课件

电子技术基础晶闸管课件

亮 已导通的晶闸管在正向阳 亮 极作用下，门极失去控制 亮 作用。
晶闸管在导通状态时，当 暗 阳极电压减小到接近于零
时，晶闸管关断。
电子技术基础晶闸管课件
16
晶闸管正常导通的条件： 1）晶闸管阳极和阴极之间施加正向阳极电压，UAK>0 2）晶闸管门极和阴极之间必须施加适当的正向脉冲电压
和电流， UGK>0
雪崩 击穿
IH
IG 2
IG1 IG=0
O
U DRM U bo +U A
U DSM
-IA
晶闸管的伏安特性
电子技术基础晶闸管课件
21
6.2.4晶闸管的主要参数
1 正向重复峰值电压
晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加 在晶闸管两端的正向峰值电压。
一般取UFRM = 80% UB0 。 普通晶闸管 UFRM 为100V- 3000V
18
6.2.3晶闸管伏安特性曲线 (I f(U)曲线 )
正向平均电流
I IF
维持电流
UBR URRM
IH
o U
反向转折电压
_+
反向特性
+_
IG2 > IG1 > IG0 IG2 IG1 IG0 UFRMUBO U
正向转折电压
正向特性
电子技术基础晶闸管课件
19
• 正向特性
• IG=0时，器件两端施加
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29
2
（1）选择额定电流的原则
• 在规定的室温和冷却条件下，只要所选管子的 额定电流有效值大于等于管子在电路中实际可
能通过的最大电流有效值I TM即可。考虑元件的
过载能力，实际选择时应有1.5~2倍的安全裕量。

第2讲晶闸管名师编辑PPT课件

第2讲晶闸管名师编辑PPT课件

- + ·+ ·+ ·+
空间电荷区
N型区
7
➢ 反向击穿
施加的反向电压过大，反向电流将会急剧增大，从而破坏 PN结反向为截止的工作状态，这就叫做反向击穿。
➢ 热击穿
当发生发生反向击穿时，如果反向电流未被限制住，使得 反向电流和反向电压的乘积超过了PN结所容许的耗散功率， 就会因大量的热量散发不出去而导致PN结结温快速上升， 直至过热而烧毁，这就是热击穿。
③肖特基二极管
反向恢复时间为10～40ns，反向耐压在200V以下。多用于高 频小功率整流或高频控制电路。
结构特殊: 金属层+N,不是完整的 PN 结，利用接触势垒的单向导 电作用
16
肖特基二极管
肖特基二极管的优点 ** 反向恢复时间很短（10~40ns） ** 正向恢复过程中也不会有明显的电压过冲 ** 在反向耐压较低的情况下其正向压降也很小，明显低
场合具有重要地位。
20
一、晶闸管的结构
符号：阳极A，阴极K，门极G（控制极） K G
A
21
一、晶闸管的结构
螺栓形： 螺栓—阳极A， 粗引线– 阴极K 细引线---门极G 特点： 安装方便
G G KK
A
22
一、晶闸管的结构
平板形： 两面分别为阳极A和阴极K 中间引出线---门极G 特点： 散热效果好，容量大
➢ 晶闸管本身的压降很小，在 1V左右。
IA 正向 导通
URSMURRM
IH
IG2 IG1 IG=0
UA
O
UDRM Ubo +UA
UDSM
雪崩 击穿
-IA
晶闸管的伏安特性
IG2>IG1>IG

电力电子半导体器件(GTO)

电力电子半导体器件(GTO)

二、动态特性
1．开通特性：
开通时间：ton = td + tr
由元件特性、门极电流上升率 diG/dt及门极脉冲幅值大小决定。 上升时间内，开通损耗较大；
阳极电压一定时，开通损耗随 阳极电流增大而增大。
延迟时间
上升时间
2．关断特性：
说明：
①存储时间ts内，GTO导通区不断 被压缩，但总电流几乎不变。
（吸收回路）
② di/dt：阳极电流上升率
GTO开通时， di/dt过大会导致阴极区电流局部集中或使开通 损耗增大，引起局部过热，而损坏GTO。（串联电感）
5．浪涌电流及I2t 值
与SCR类似，浪涌电流是指使结温不超过额定结温时的不重 复最大通态过载电流；一般为通态峰值电流的6倍。会引起器件 性能的变差。
主要作用：
（1）GTO关断时，在阳极电流下降阶段，抑制阳极电压VAK中 的尖蜂VP，以降低关断损耗，防止由此引起结温升高，α增大给 关断带来困难。
（2）抑制阳极电压VAK的上升率dv/dt ，以免关断失败。 （3）GTO开通时，缓冲电容通过电阻向GTO放电，有助于所有 GTO元达到擎住电流值，尤其是主电路为电感负载时。
随阳极电流增大而增大
2us
可关断晶闸管的主要参数和电气特性:
§6.3 GTO的缓冲电路
一、缓冲电路的作用
GT0的缓冲电路除用来抑制换相过电压，限制dv/dt，动态 均压之外，还关系到GTO的可靠开通和关断，尤其是GTO的关 断，一要依靠正确的门极负脉冲参数，二要依靠合理的缓冲电 路参数，两者缺一不可。
关断条件： α1 +α2 <1
IGM(122)1IA
被关断的最大阳极电流
TO
电流关断增益：

晶闸管的工作原理与应用ppt课件

晶闸管的工作原理与应用ppt课件
❖ 用门极正脉冲可使GTO开通， 用门极负脉冲可以使 其关断， 这是GTO最大的优点。 但要使GTO关断的门极 反向电流比较大， 约为阳极电流的１/５左右。
❖ GTO有能承受反压和不能承受反压两种类型， 在使 用时要特别注意。
❖ 不少GTO都制造成逆导型，类似于逆导晶闸管，需承 受反压时应和电力二极管串联 。
➢ 线性放大区： ➢ 准饱和区：
➢ 深饱和区：类似于开关的通态。
图1.5.3共发射极接法 时GTR的输出特性
返 回
24
1.6 电力场效应晶体管
电力MOSFET
P沟道 N沟道
耗尽型： 增强型 耗尽型 增强型:
当栅极电压为零时漏 源极之间就存在导电 沟道；
对于N（P）沟道器件, 栅极电压大于（小于） 零时才存在导电沟道
返 回
30
1.8.2 静电感应晶闸管（SITH）
➢ 它自1972年开始研制并生产； ➢ 优点：与GTO相比，SITH的通态电阻小、通态压
降低、开关速度快、损耗小及耐量高等； ➢ 应用：应用在直流调速系统，高频加热电源和开
关电源等领域； ➢ 缺点：SITH制造工艺复杂，成本高；
返 回
31
1.8.3 MOS控制晶闸管（MCT）
电力半导体器件可以用切断或接通电流 的开关表示。
•
在图1.9.1中，T1、T2表示由两个电力
• 1.8.1 静电感应晶体管 • 1.8.2 静电感应晶闸管 • 1.8.3 MOS控制晶闸管 • 1.8.4 集成门极换流晶闸管 • 1.8.5 功率模块与功率集成电路
返 回
29
1.8.1 静电感应晶体管（SIT）
➢ 它是一种多子导电的单极型器件，具有输出功率大、
输入阻抗高、开关特性好、热稳定性好、抗辐射能力 强等优点； ➢ 广泛用于高频感应加热设备(例如200kHz、200kW的 高频感应加热电源)。并适用于高音质音频放大器、 大功率中频广播发射机、电视发射机、差转机微波以 及空间技术等领域。

晶闸管1PPT课件

晶闸管1PPT课件

URSM
I
IH
UDRM
第11页/共91页
U U 正向转折
DSM 电压
(10-11)
2. URRM：反向重复峰值电压
控制极断路时，可以重复作用在晶闸管上的反向重复电压。一般取URRM = 80% URSM。普通晶闸管URRM为100V--3000V）
反向击穿电压
URSM
URRM
I
IH
U
U UDRM
DSM
G P2
晶闸管自动导通。正常工作时， UAK 应小于UDSM 。
N2
UDSM：断态不重复峰值电压，又称正向
K
转折电压。
若在G和K间加正向电压：UGK 越大，则UDSM 越小。
UGK 足够大时，正向特性与二极管的正向特性类似。
第9页/共91页
(10-9)
反向特性： 在阳极和阴极间加反向电压。
A
这时PN结P1N1、P2N2 反向偏置，
35
I'TAV
1.57
22.3 A
22.3 ×1.5 = 33.5 (A)
UDRM URRM 1.5110 2 = 233(V)
可选用额定值为：300V 、50A 的晶闸管
第29页/共91页
(10-29)
二、电感性负载
1. 电路及工作原理
设u1为 正弦波
u1
G
A
K
uT
u2 D
uL R
L
u2正半周时晶闸管导通，u2过零后，由于电 感反电动势的存在，晶闸管在一定时间内仍维 持导通，失去单向导电作用。
DSM 电压
(10-14)
4. UTAV ：通态平均电压 管压降。在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，晶闸管阳、 阴两 极间的电压平均值。一般为1V左右。

晶闸管关断的条件课件

晶闸管关断的条件课件

开关电源
晶闸管在开关电源中作为 开关器件，控制电源的通 断。
晶闸管在控制电路中的应用实例
温度控制
晶闸管用于温度控制电路 中，通过控制加热器的电 流和电压，实现温度的精 确控制。
灯光控制
利用晶闸管控制灯光的亮 度，实现灯光的软启动和 调光。
压力控制
在压力控制电路中，晶闸 管用于控制气体的流量和 压力。
数字控制电路
通过控制数字信号的逻辑状态 来控制晶闸管的导通和关断。
04
晶闸管的参数与选用
晶闸管的参数
额定电流
晶闸管在额定电流 下能长期可靠工作 。
关断时间
晶闸管从导通状态 到完全截止所需的 时间。
额定电压
晶闸管在额定电压 下能可靠工作。
开通时间
晶闸管从截止状态 到完全导通所需的 时间。
恢复时间
晶闸管关断后，其 两端电压恢复到零 所需的时间。
数字信号触发
利用数字信号触发过改变交流电压的相位来控 制晶闸管的导通和关断。
模拟控制电路
通过控制模拟信号的大小和形 状来控制晶闸管的导通和关断 。
直流控制电路
通过改变直流电压的大小来控 制晶闸管的导通和关断。
脉冲控制电路
通过控制脉冲信号的宽度和间 隔来控制晶闸管的导通和关断 。
晶闸管开路
晶闸管开路可能是由于引线断 裂、芯片内部开路等原因导致 。
晶闸管短路
短路可能是由于内部短路、外 部电路短路等原因导致。
晶闸管参数漂移
参数漂移可能是由于老化、温 度变化等原因导致。
晶闸管的故障排除方法
更换损坏的晶闸管
对于击穿、开路、短路等故障，需要更换损 坏的晶闸管。
调整参数
对于参数漂移等故障，需要根据实际情况进 行调整。

晶闸管可控整流电路(6)幻灯片PPT

晶闸管可控整流电路(6)幻灯片PPT
U d 2 1 2 U 2 st i( d n t ) 2 2 U 2 ( 1 c) o 0 . 4 s U 2 1 5 c 2o VT的α移相范围为 0～180 通过控制触发脉冲的相位来控制直流输出电压大 小的方式称为相位控制方式，简称相控方式。
(二)电感性负载
整流电路直流负载的感抗ωLd和电阻Rd的大小相
a)
变压器二次侧a相绕组和晶闸管
VT1的电流波形，变压器二次绕
u 2
=0
u a
u b
uR c
i d
组电流有直流分量。
b)
晶闸管的电压波形，由3段组成。
O
t 1
t 2
t 3
t
u
G
α=30的波形（图18-a）
c)
O u
d
t
特点：负载电流处于连续和断 d) O
t
续之间的临界状态。
i VT1
α>30的情况（图18-b）
(三)续流二极管
L储存的能量保证了电
流id在Ld-Rd-VD回路中
流通，此过程通常称为 续流。
图8 电感性负载接续流 二极管时的电路及波形
3.2 单相全波可控整流电路
TR
u2
0
u2
单相全波可控整流电 路采用了二次侧带有 中心抽头的变压器， 每个二次绕组一周期 内只工作一半时间， 利用率低。
3.2 单相全波可控整流电路
电阻性负载 VT1
T
R
u2
Rd
u2
VT2 图9 单相全波可控整流电路
单相全波可控整流与单相桥式全控整流电路输出 的直流电压都是全波相控电压,在后面桥式电路进行 分析。
3.3 单相全控桥式整流电路
(一)电阻性负载

可关断晶闸管

可关断晶闸管

特性
普通单向晶闸管靠控制极信号触发之后，撤掉信号也能维持导通。欲使其关断，必须切断电源或施以反向电 压强行关断。这就需要增加换向电路，不仅使设备的体积、质量增大，而且会降低效率，产生波形失真和噪声， 可关断晶闸管克服了上述缺陷。
当可关断晶闸管阳极和阴极间加正向电压且低于正向转折电压时，若门极无正向电压，则管子不会导通；若 门极加正向电压，则管子被触发导通，导通后的管压降比较大，一般为2～3V。
(2)检测注意事项。检测大功率可关断晶闸管时，可在R×1Ω挡外面串联一节1.5V电池（与表内电池极性顺 向串联），以提高测试电压，使可关断晶闸管触发导通。
3．可关断晶闸管关断能力判别
尽管可关断晶闸管与普通单向晶闸管的触发导通原理相同，但二者的关断原理及关断方式截然不同。这是由 于普通单向晶闸管在导通之后即处于深度饱和状态，而可关断晶闸管在导通后只能达到临界饱和状态。所以，在 可关断晶闸管的门极上加负向触发信号后，通态电流开始下降，使管子不能维持内部电流的正反馈。
由于可关断晶闸管关断时，可在阳极电流下降的同时升高施加的电压（不像普通单向晶闸管关断时在阳极电 流等于零后才能施加电压），因此，可关断晶闸管关断期间功耗较大。另外，因为可关断晶闸管导通压降较大 (2～3V)，门极触发电流较大（20mA左右），所以可关断晶闸管的导通功耗与门极功耗均较普通单向晶闸管 大。
判别电极时，将万用表置R×1Ω挡，检测任意两脚间电阻值。黑表笔接G极、红表笔接K极时为低电阻值，其 他情况下电阻值均为无穷大，由此可判定G极、K极，余下为A极。
2．可关断晶闸管触发导通能力判别
(1)触发导通能力的检测方法。判断可关断晶闸管触发导通能力时，将万用表置R×1Ω挡，黑表笔接A极，红 表笔接K极，测得电阻值为无穷大。同时用黑表笔接触G极（加上正向触发信号），表针向右偏转到低电阻值，说 明晶闸管已导通。黑表笔笔尖离开G极，晶闸管仍维持导通，说明被测管具有触发导通能力。

1.3 可关断晶闸管(GTO)、1.4 电力晶体管(GTR)

1.3 可关断晶闸管(GTO)、1.4 电力晶体管(GTR)
只有发射结接近正向偏置时，iC才开始上升，在这段时 间内有IB1而几乎无iC，由于发射结和集电结势垒电容效 应，只有势垒电容充电到一定程度，GTR才开始导通， 所以存在延迟时间td。
tr存在原因
发射结进入正偏，此后，正偏不断增大， iC不断上升，BJT接近或进入饱和区。IB1 一方面继续给发射结和集电结势垒电容充 电，另一方面使基区的电荷积累增加，并 且还补充基区复合所消耗的载流子，这就 存在着上升时间tr。
晶闸管的一种派生器件。 可以通过在门极施加负的脉冲电流使其关断。 GTO的电压、电流容量较大，与普通晶闸管接近， 因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多的应用。 目 前 ， GTO 的 容 量 水 平 达 6000A/6000V 、 1000A/9000V ，频率为1kHZ。 DATASHEET
1.3.1 可关断晶闸管的结构和工作原理
tf存在原因
当Ui变为负值，基极电流变为IB2，但iC不 立即变小，而是当基区的电荷减少一定程 度，IC才开始下降，所以存在存储时间ts。 当发射结由正偏变为反偏，集电结和发射 结电荷区变宽，iC下降较快，这就有下降 时间tf。
结构：
与普通晶闸管的相同 点：
－PNPN四层半导体结
构，外部引出阳极、
a)
阴极和门极。
和普通晶闸管的不同 点：
－ GTO 是 一 种 多 元 的 功率集成器件。
GK
GK G
N2
P2 N2
N1
P1 A
b)
图1-13
C）
d）
e）
图1-13 GTO的内部结构和电气图形符号
a) 各单元的阴极、门极间隔排列的图形 b) 并联单元结构断 面示意图 c) 管的结构 d)等效电路 e) 电气图形符号

晶闸管电路PPT课件

晶闸管电路PPT课件
发射结具有单向导电性，以二极管D表示 等效电路
在两个基极之间加正向电压UBB
伏安特性曲线
当发射极电压为0：UA=RB1×UBB/(RB1+RB2)= UBB
称分压系数(分压比)，一般为0.3~0.9，是单结晶体管 的重要参数
提高发射极电压UE：当UE<UA,PN结反偏,IE几乎为0 RB1呈高阻，单结晶体管截止。
2) 动态特性较好，关断时间较短。 1μs / (5 ~ 30) μs
3) 主要用于直流调压和直流开关电路。 4) 电路简单，工作频率高。
l 符号 与晶闸管相似。
3. 功率晶体管（GTR）
（300A，100V或100A，300V）
l 特点 1) 可在高电压和强电流定额下使用； 2) 正向导通压降（0.3 ~ 0.8）V，功率损耗
R×1
10 ~ 100
”
R×1
50 ~ 500
逆向：G -”,K
“+”
注意：当A—K间为高阻值，而K—G间逆向电阻大于顺向电
阻时，管子良好。
1. 双向晶闸管（TRIAC）
l 特点 1) 三端子NPNPN元件； 2) 采用交流电源； 3) 相当于两只普通晶闸管反并联； 4) 双向控制，简化触发电路； 5) 成本低，可靠性好； 6) 主要应用于家用电器控制，调节交流电压。
半控桥式全波整流电路
电路与二极管桥式全波整流电路相似
负载上有相同 方向电流通过
+–
–+
在u正半周，当无uG出现： T1截至，uo,io为零 在u正半周，当有uG出现： u+T1RLD2u–
在u负半周，当有uG出现： u– T2RLD1u+
无论正负半周，RL上均有电流通过， 负载电压平均值为半波时的一倍

第4章 门极可关断晶闸管GTO教材

第4章 门极可关断晶闸管GTO教材

++
-
13V
C 10 C9
+
C14 VT10
R22
VT11
R23
图4.6 门极驱动电路实例2
4.4
GTO的驱动电路
2.门极驱动电路实例2
在导通控制电路中，
光电隔离
整形
放大
+5V
采用光电耦合器D1的 作用是防止前级电路与 GTO门极电路相互干 扰，并实现不同电平的 转换。
D1 C1 + C2 + RP1
近，因而在兆瓦级以上的大功率场合仍有较多 的应用
4.1
GTO的结构和工作原理
➢ 结构：
• 与普通晶闸管的相同点： PNPN四层半导体结构，外部引 出阳极、阴极和门极。
• 和普通晶闸管的不同点：GTO是一种多元的功率集成器件， 内部包含数十个甚至数百个共阳极的小GTO元，这些GTO 元的阴极和门极则在器件内部并联在一起。
RP2 VT6 R17
R 13
C 12 R14
R20 C13
VD5 R16
R15
R1
VT9 VT8
R 21
++
-
13V
C 0
R22
VT11
R23
成的放大级送至GTO
图4.7 门极驱动电路实例2
门极，从而控制 GTO
的导通与关断。
该电路可以驱动500A /1200V的GTO，用于三 相PWM控制的GTO逆变器。
第4章
门极可关断晶闸管（GTO）
4.1 GTO的结构和工作原理 4.2 GTO的动态特性 4.4 GTO的主要参数 4.4 GTO的驱动
4.1
GTO的结构和工作原理
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不少GTO都制造成逆导型，类似于逆导晶闸管，需承 受反压时应和电力二极管串联 。
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5、GTO的门极驱动电路
1）对GTO门极控制信号的要求 （1）开通控制：要求门极电流脉冲的前沿陡、幅度高、 宽度大及后沿缓。
（2）关断控制：要求 前沿较陡、宽度足够、 幅度较高、后沿平缓。
8
２）GTO的门极驱动电路
4
3、可关断晶闸管的主要参数
• （1）最大可关断阳极电流IATO:它是GTO的额定电流；
• （2）电流关断增益βoff：GTO的门极可关断能力可
用电流关断增益βoff来表征，最大可关断阳极电流IATO与 门极负脉冲电流最大值IGM之比称为电流关断增益。
• 通常大容量GTO的关断增益很小，不超过3~5。这 正是GTO的缺点。一个1000A的GTO关断时门极负脉 冲电流峰值要200A 。
Байду номын сангаас二、可关断晶闸管
可关断晶闸管(Gate-Turn-Off Thyristor)简称GTO。 它具有普通晶闸管的全部优点，如耐压高，电流大等。
同时它又是全控型器件，即在门极正脉冲电流触发下导 通，在负脉冲电流触发下关断。
1、可关断晶闸管及其工作原理 2、可关断晶闸管的特性与主要参数 3、三、可关断晶闸管的驱动电路
1
1、可关断晶闸管的结构
（1）与普通晶闸管的相同点： PNPN四层半导体结构， 外部引出阳极、阴极和门极。 （2）和普通晶闸管的不同点：GTO是一种多元的功率集 成器件，内部包含数十个甚至数百个共阳极的小GTO元， 这些GTO元的阴极和门极则在器件内部并联在一起。
图1.4.1 GTO的内部结构和电气图形符号 (a) 各单元的阴极、门极间隔排列的图形 ( b) 并联单元结构断面示意图 2
（4）对于300A以上的 GTO，用此驱动电路可以 满足要求。
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4、可关断晶闸管的应用
1）GTO主要用于斩波调速、变频调速、逆变电源等领 域，显示出强大的生命力。
• 2）使用时必须注意 ： 用门极正脉冲可使GTO开通， 用门极负脉冲可以使其 关断，这是GTO最大的优点。但要使GTO关断的门极反 向电流比较大， 约为阳极电流的１/５左右。 GTO的通态管压降比较大， 一般为2～3V。 GTO有能承受反压和不能承受反压两种类型， 在使用 时要特别注意。
（1）电源Ｅ经Ｔ使GTO触发导通，电容Ｃ充电。当Ｔ关 断时，电容Ｃ放电，反向电流使GTO关断。
Ｒ：开通限流；Ｌ：在SCR阳极电流下降期间释放出储能， 补偿GTO的门极关断电流，提高了关断能力。
• 优点：简单可靠； • 缺点：无独立的关断电源， 其关断能力有限且不易控制。 另一方面，电容Ｃ上必须有 一定的能量才能使GTO关断， 故触发Ｔ的脉冲必须有一定 的宽度。
3
• 2、可关断晶闸管的工作原理
• 1）GTO的导通机理与SCR是相同的。GTO一旦导 通之后，门极信号是可以撤除的, 但在制作时采用特殊 的工艺使管子导通后处于临界饱和，以便用门极负脉 冲电流破坏临界饱和状态使其关断。而普通晶闸管处 于深饱和状态。
•2）在关断机理上与SCR是不 同的。门极加负脉冲即从门极 抽出电流(即抽取饱和导通时储 存的大量载流子)，强烈正反馈 使器件退出饱和而关断。
9
（2）导通：Ｔ1、Ｔ2导通时GTO被触发； 关断：Ｔ1、Ｔ2关断和SCR１、SCR２导通时
GTO门极与阴极间流过负电流而被关断；
由于GTO的开通和关断均 依赖于一个独立的电源，故其 关断能力强且可控制，其触发 脉冲可采用窄脉冲；
10
（3）导通和关断用两个 独立的电源，开关元件少， 电路简单。