第10章 晶闸管及其应用电路.ppt

第11章 晶闸管及其应用电路 11.1 晶闸管 11.2 单相控制整流电路 11.3 单结晶体管出发电路 11.4 双向晶闸管及其应用电路 11.1 晶闸管 11.1.1 晶闸管的实物图及其性能演示 1． 外形及其符号 2． 类型 可控硅按其容量有大、 中、 小功率管之分, 一般认为电流容量大于50 A为大功率管, 5 A以下则为小功率管, 小功率可控硅触发电压为1 V左右, 触发电流为零点几到几毫安, 中功率以上的触发电压为几伏到几十伏, 电流几十到几百毫安。 按其控制特性, 有单向可控硅和双向可控硅之分。 3． 演示电路及操作过程 ? 1) 演示电路 电路的连接, 如图11.2所示。 (1) 阳极与阴极之间通过灯泡接电源UAA。 (2) 控制极与阴极之间通过电阻R及开关S接控制电源(触发信号)UGG。 2） 操作过程及现象 (1) S断开, UGK=0, UAA为正向, 灯泡不亮, 称之为正向阻断， 如图11.3(a)所示。 (2) S断开, UGK=0, UAA为反向, 灯泡不亮, 如图11.3(b)所示。 ? (3) S合上, UGK为正向, UAA为反向, 灯泡不亮, 称之为反向阻断, 如图11.3(c)所示。 ? (4) S合上, UGK为正向, UAA为正向, 灯泡亮, 称之为触发导通, 如图11.3(d)所示。 (5) 在(4)基础上, 断开S, 灯泡仍亮, 称之为维持导通, 如图11.3(e)所示。 (6) 在(5)基础上, 逐渐减小UAA, 灯泡亮度变暗, 直到熄灭, 如图11.3(f)所示。 (7) UGG反向, UAA正向, 灯泡不亮, 称之为反向触发, 如图11.3(g)所示。 (8) UGG反向, UAA反向, 灯泡仍不亮, 如图11.3(h)所示。 3） 现象分析及结论 (1) 由图11.3(c)、 (d)得出, 晶闸管具有单向导电性。 (2) 由图(a)、 (b)、 (d) 、 (g)、 (h)得出, 只有在控制极加上正向电压的前提下, 晶闸管的单向导电性才得以实现。 (3) 由图11.3(e)得出, 导通的晶闸管即使去掉控制极电压, 仍维持导通状态。 (4) 由图11.3(f)得出, 要使导通的晶闸管关断, 必须把正向阳极电压降低到一定值才能关断。 11.1.2 晶闸管的内部结构及工作原理 1．内部结构 晶闸管的内部结构如图11.4(a)所示。 由图可知， 晶闸管由PNPN四层半导体构成, 中间形成三个PN结: J1, J2, J3, 由最外层的P1、 N2分别引出两个电极称为阳极a和阴极k, 由中间的P2引出控制极g。 2． 工作原理 为了说明晶闸管的工作原理, 可把四层PNPN半导体分成两部分, 如图11.4(b)所示。 P1, N1, P2组成PNP型管, N2, P2, N1组成NPN型管, 这样, 可控硅就好像是由一对互补复合的三极管构成的, 其等效电路如图11.4(c)所示。 如果在控制极不加电压, 无论在阳极与阴极之间加上何种极性的电压, 管内的三个PN结中, 至少有一个结是反偏的, 因而阳极没有电流产生, 当然就出现了图11.3(a)、 (b)所示灯泡不亮的现象。 如果在晶闸管ak之间接入正向阳极电压UAA后, 在控制极加入正向控制电压UGG, V1管基极便产生输入电流IG, 经V1管放大, 形成集电极电流IC1=β1UG, IC1又是V2管的基极电流, 同样经过V2的放大, 产生集电极电流IC2=β1β2IG, IC2又作为V1的基极电流再进行放大。 如此循环往复, 形成正反馈过程, 晶闸管的电流越来越大, 内阻内阻急剧下降, 管压降减小, 直至晶闸管完全导通。 这时晶闸管ak之间的正向压降约为0.6～1.2 V。 因此流过晶闸管的电流IA由外加电源UAA和负载电阻RA决定, 即IA≈UAA/RA。 由于管内的正反馈, 使管子导通