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第5章 重点 第5章 晶闸管电路 第 1 节 功率电子器件 第 2 节 可控桥式整流电路 * 第 5 章 现代电力电子电路 晶闸管工作原理 单相可控整流电路 别名： 可控硅（SCR) （Silicon Controlled Rectifier） 是一种大功率半导体器件，出现于70年代。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电 领域 。 体积小、重量轻、无噪声、寿命长、 容 量大（正向平均电流达千安、正向耐压 达数千伏）。 特点 第1节 功率电子器件 应用领域： 逆变 整流 （交流 直流） 斩波 （直流 交流） 变频 （交流 交流） （直流 直流） 此外还可作无触点开关等 一、基本结构 A（阳极） P1 P2 N1 三 个 PN 结 N2 四 层 半 导 体 K（阴极） G（控制极） 第1节 晶闸管 符号 A K G P P N N N P A G K 二、工作原理 结构示意图 G K P1 P2 N1 N2 A A A P P N N N P G K 工作原理分析 IG ? IG ??IG K A G V1 V2 G K P1 P2 N1 N2 A A 1、UGK=0时，UAK0或UAK0，均不能导通。 J1 J2 J3 工作原理分析 IG ? IG ??IG K A G V1 V2 工作原理分析 2、UGK0且UAK0时（正向电压），? V1导通?V2导通?V1进一步导通，形成正反馈?晶闸管迅速导通。 IB1 = IG IC1 = ?IG = IB2 IC2 = ?IB2 = ??IG = IB1 维持电流 IC2=IG IG ? IG ??IG K A G V1 V2 A 3、UGK0时，UAK0或UAK0，均不能导通。 G K P1 P2 N1 N2 A J1 J2 J3 工作原理分析 导通条件（导通状态）： 1、阳极与阴极间加正向电压； 2、控制极与阴极间加正向触发电压； 3、阳极电流不小于维持电流。 截止条件（阻断状态）： 1、晶闸管开始工作时 ，UAK加反向电压，或不加触发信号（即UGK = 0 ）； 2、晶闸管正向导通后，令其截止，必须减小UAK，或加大回路电阻，使晶闸管中电流的正反馈效应不能维持。 结论 晶闸管具有单向导电性（正向导通条件：A、K间加正向电压，G、K间加触发信号）； 晶闸管一旦导通，控制极失去作用。若使其关断，必须降低UAK或加大回路电阻，把阳极电流减小到维持电流以下。 三、 特性与参数 1、特性 U I URSM UFSM URRM IH UFRM IF IG1=0A IG2 IG3 IG3 IG2 IG1 正向 反向 IF： 额定通态平均电流。（环境温度为40OC时,在 电阻性负载、单相工频 正弦半波、导电角不小于170o的电路中，晶闸管允许的最大通态平均电流。普通晶闸管IF为1A~1000A。） 2、主要参数 UD: 额定电压。 URRM 与UFRM中较小的一个。 IF含义说明 i ?t ? 2? IF IH：维持电流。(在室温下，控制极开路、晶闸管 被触发导通后，维持导通状态所必须的最 小电流。一般为几十到一百多毫安。） UG、IG：控制极触发电压和电流。（在室温下， 阳极电压为直流6V时，使晶闸管完全导通 所必须的最小控制极直流电压、电流 。一 般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。） 晶闸管型号 通态平均电压（UF） 额定电压级别（UD） 额定通态平均电流 （IF） 晶闸管类型 P---普通晶闸管 K---快速晶闸管 S ---双向晶闸管 晶闸管 K KP 100-3 第2节 可控整流电路 一、单相半波可控整流电路 1、 电阻性负载 电路及工作原理 设u1为 正弦波 u2 0 时，加上触发电压 uG ，晶闸管导通 。且 uL 的大小随 uG 加入的迟早而变化； u2 0 时，晶闸管不通，uL = 0 。故称可控整流。 （1） u1 u2 uT uL A G K RL 工作波形 t u2 t uG t uL t uT ? ? （2） ?：控制角 ?：导通角 输出电压及电流的平均值 Uo = Io = （3） *