电力电子学--晶闸管及其基本电路.ppt

* 半导体器件发展 A.?电力电子学的任务 利用电力半导体器件（如：晶闸管）和线路来实现电 功率的变换和控制。 晶闸管（Silicon Controlled Rectifier简称SCR，1957年）在弱电控制与强电输出之间起桥梁作用。 B.?晶闸管的优缺点 l?? 优点： 1)?功率放大倍数可达几十万倍； 2)?控制灵敏，反应快； 3)?损耗小，效率高； 4)?体积小，重量轻； 5)?改善了工作条件，维护方便。 l???缺点： 1)?过载能力弱； 2)?抗干扰能力差； 3)?导致电网电压波形畸变； 4)?控制电路比较复杂。 10.1 电力半导体器件 10.1.1 晶闸管（SCR） ——新型大功率半导体器件，也称可控硅。 1. 基本结构 1)?外形 前者用于100A以下的元件，后者用于200A以上的元件（散热效果好）。 2)?内部结构 ——它是PNPN四层三端元件。 3)?符号（如图所示） 2. 工作原理 l????实验情况 说明：可用灯泡 代替电阻RL。 1)晶闸管承受正向电压，开关S（控制极）断开，此时电灯不亮，晶闸管关断。 2)在控制极与阴极之间再加上正向电压（S接通），电灯发亮，晶闸管导通。 3)晶闸管承受反向电压，不论S是否接通，电灯均不亮，晶闸管关断（阻断）。 4)晶闸管导通后（情况2），断开控制极电压（控制极失去作用），电灯仍发亮，晶闸管仍导通。 5)晶闸管导通后（情况2），如果控制极电压加反向电压，不论阳极电压是正或负，电灯均不亮，晶闸管关断（阻断）。 來自 中国最大的资料库下载 l? 结论 1)晶闸管导通条件：阳极加正向电压，控制极也加正向电压。 2)控制极只需加正触发脉冲电压。 3)具有可控单向导电性（正、反向阻断能力）。 ? l?? 导通原因 1)??等效为PNP型和NPN型两个晶体管的组合。 2)?阳极和控制极均加正向电压时， 经 放大，集电极电流为 （ 基极电流），又经 放大， 集电极电流为 （即 基极电流），再次放大，循环往复，直至导通为止（“触发导通过程”——微秒级）。 3)?晶闸管导通后， 基极电流比 （控制电流）大得多，故去掉 ，晶闸管仍导通。 4)?阳极加反向电压，无放大作用，晶闸管不导通；控制电压反向或未加入，不产生起始 ，晶闸管也不导通。 3.伏安特性 晶闸管的伏安特性——晶闸管的阳极电压与阳极电流的关系。 1) 截止状态（正向阻断状态）——阳极加正向电压，门极开路（ ＝0），电流很小，电阻很大，称为正向漏电流。 2) 导通状态——正向阳极电压上升到某一定值， ，晶闸管突然变为导通状态。这时阳极电压称为断态不重复峰值电压（ ）或正向转折电压（ ）。 ↑， ↓，晶闸管容易导通。 注：在晶闸管的阳极与阴极之间加上6V直流电压，使元件导通的控制极最小电流（电压）称为触发电流（电压）。 3) 维持电流 （保证晶闸管导通的最小阳极电流）——当电流小于 时，从导通状态转化正向阻断状态。 4) 反向阻断状态——阳极加反向电压时，反向漏电流很小。当反向阳极电压增加到某一数值时，反向漏电流 ，这时对应的电压值称为 (反向不重复峰值电压)或 (反向转折电压，反向击穿电压)。 注：晶闸管的反向伏安特性与二极管反向特性类似。 4. 主要参数 1)?? （断态重复峰值电压）——在控制极断路和晶闸管正向阻断时，可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压，它比 小100V。 “多少伏的晶闸管” 2)?????? （反向重复峰值电压）——在控制极断路时，可以重复加在晶闸管两端的反向峰值电压，它比 小100V。 3)????（额定通态或正向平均电流，简称额定电流）——在环境温度不大于40℃和标准散热及全导通时，晶闸管可以连续通过的工频正弦半波电流（在一个周期内）的平均值。 “多少安的晶闸管” 正弦半波电流的平均值 正弦半波电流的有效值 波形系数 即 一般按 选晶闸管（ ——实际电流有效值） ? 4)?????（维持电流）——在规定的环境温度和