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第七章 晶闸管及其应用电路 晶闸管 晶闸管的结构和符号 晶体闸流管简称晶闸管，又名可控硅整流元件。它的外形有螺栓型、平面型、小型塑封型等几种。 晶闸管由P1N1P2N2四层半导体组成。从P1引出的是阳极A , 从N2引出阴极K 、从P2引出的是控制极G 。显然，晶闸管内部有三个PN结，分别用J1、J2、和J3表示。 晶闸管的工作原理 晶闸管导通实验： 综上所述，晶闸管导通，必须同时具备的两个条件是： (1) 晶闸管的阳极要加上正极性电压； (2) 晶闸管的控制极要加上一定大小的正极性电压。 晶闸管的主要参数及简易测试 1.国产晶闸管的型号 按照国家有关标准，晶闸管的型号及其含义如下： 晶闸管的主要参数及简易测试 2.主要参数 额定正向平均电流 维持电流 控制极触发电压和电流 正向阻断峰值电压 反向阻断峰值电压 晶闸管整流电路 单相半波可控整流电路 图7-3a是一个单相半波可控整流电路。u1为变压器的初级电压，u2为次级电压，RL为负载电阻。设 单相半波可控整流电路 u2为正半周时，晶闸管V承受正向电压。如果这时没加触发电压，则晶闸管处于正向阻断状态，负载电压uL=0。 当ωt=α 时，控制极加触发电压ｕg，晶闸管具备导通条件而导通。由于晶闸管正向压降很小，电源电压几乎全部加到负载上，uL=u2。在αωtπ期间，尽管ｕg在晶闸管导通后即已消失，但晶闸管仍保持导通。因此在这个时期内，负载电压uL基本上等于次级电压u2,如图7-3b所示。 当ωt=π时，交流电压u2=0,晶闸管自行关断。 单相半波可控整流电路 在u2进人负半周后，晶闸管承受反向电压，呈反向阻断状态，负载电压uL=0。 在u2的第二个周期里，电路将重现第一周期的变化。这样不断重复，负载RL上就得到单向脉动电压。可以看出，在电角度0—α期间，晶闸管正向阻断，在α-π期间，晶闸管导通。我们把α叫作控制角，把θ=π－α叫作导通角。显然，控制角α越大，导通角θ越小，平均电压UL越低。 单相半波可控整流电路 单相桥式可控整流电路 图7-4a是单相桥式可控整流电路图。Tr为整流变压器，V1—V4四只整流二极管组成桥式整流电路，晶闸管V5控制输出电压的值，ＲL为负载电阻。 单相桥式可控整流电路 当u2’经过零值时，晶闸管V5自行关断，在u2’的第二个半周中，电路将重现第一个半周的情况。图7-4 b所示为上述工作过程波形图。由图可见，此电路也是通过调整触发信号出现的时间来改变晶闸管的控制角α和导通角θ，从而实现控制输出直流电压平均值之目的。 晶闸管触发电路 触发要求 (1) 触发电压必须在晶闸管承受正向电压时加到它的控制极上。 (2) 晶闸管触发导通后，触发电路即失去控制作用。因而，触发 电压只需要短时间存在，因此常用脉冲电压（电子技术中把瞬间突变、作用时间极短的电压或电流称为脉冲信号，简称脉冲）。 (3) 触发脉冲应有一定的幅值和功率并有足够的移相范围以达到能够改变控制角之目的。 触发要求 (4) 触发脉冲应与可控整流电路的交流电压的频率相同并保持一定的相位角关系，即触发电路输出脉冲与整流电路输出电压必须“同步”。具体地说，在每个整流输出的正向电压半周内，第一个触发脉冲到来的时刻应该相同，以使每个半周控制角大小一致，才能保证输出电压平均值的稳定。 (5) 为防止干扰与误触发，需要对触发电路采取屏蔽、隔离等抗干扰措施。 单结管结构及特性 单结晶体管具有以下特性：在两个基极b2、b1之间加上正向电压后，如果在e、b1两电极间加一个缓慢增大的电压Ue，当Ue增大到Up时，发射极开始有电流Ie流入，Rb1随之减小，使Ie进一步增大。 单结管结构及特性 当Ie继续增大时，使Rb1进一步减小，导电性能急剧增大。因此在元件内部形成强烈的正反馈，使单结晶体管瞬时导通。这种电阻值随电流的增大而减小的特性，称为单结晶体管的负阻特性。单结晶体管完全导通后，电极e、b1之间的电压很快降低，当Ue小于定值Uv时，管子重新恢复截止状态。 单结管振荡器 图7-6为单结管自激振荡器电路，也就是产生晶闸管触发脉冲的电路，工作原理如下： 电源接通后，电源电压VBB通过Re向电容C充电，使uE逐渐上升。当uE未达到单结管导通的峰点电压时，单结管截止，流过R1的电流极小，u0≈0 。 单结管振荡器 在电容充电使uE达到单结管导通的峰点电压后，电容器通过Rb1、R1放电， uE迅速下降。当uE降至谷点电压时,e、b1间又转为高电阻截止状态，电源再通过Re向电容C充电， uE又按照指数规律逐渐升高，重复上述过程。其输出端R1上的电压波形如图7-6b中u0所示。u0是一个前沿陡峭的电压脉冲，可以用来做晶闸管的触发脉冲。改变Re、C的值，即可改