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第一章 功率二极管、晶阐管 及单相相控整流电路 第一节 功率二极管 PN结 概念：载流子 N型半导体 P型半导体 PN结 正向导通 反向阻断 基本结构和工作、原理与信息电子电路中的二极管一样。 以半导体PN结为基础。 由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成。 从外形上看，主要有螺栓型和平板型两种。 功率二极管 （1）功率二极管的伏安特性 当外加正向电压大于UTO（门槛电压）即克服PN结内电场 后管子才开始导通，正向导通后其压降 基本不随电流变化。反向工作时， 当反向电压增大到UB（击穿电压）， 使PN结内电场达到 雪崩击穿强度时， 反向漏电流IRR剧增， 导致二极管 击穿损坏。 （2）功率二极管主要参数 额定正向平均电流IF（额定电流） 有效值为1.5IF 反向重复峰值电压URRM（额定电压） URRM=2/3UB 门槛电压UTO 击穿电压UB 正向平均电压UF 反向漏电流IRR （3）功率二极管的开关特性 （1）关断特性：功率二极管由正向偏置的通态转换为反向偏置的断态过程。 须经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断能力，进入截止状态。 在关断之前有较大的反向电流出现，并伴随有明显的反向电压过冲。 功率二极管的正向压降先出现一个过冲UFP，经过一段时间才趋于接近稳态压降的某个值（如 2V）。这一动态过程时间被称为正向恢复时间tfr。 电导调制效应起作用需一定的时间来储存大量少子，达到稳态导通前管压降较大。 正向电流的上升会因器件自身的电感而产生较大压降。电流上升率越大，UFP越高 。 延迟时间：td= t1- t0 电流下降时间：tf= t2- t1 反向恢复时间：trr= td+ tf 恢复特性的软度：下降时间与延迟时间的比值tf /td，或称恢复系数（亦称柔度系数），反映特性的软硬度，用sr表示。 （1）普通二极管：普通二极管又称整流管（Rectifier Diode），多用于开关频率在１KHZ以下的整流电路中，其反向恢复时间在５μs以上，额定电流达数千安，额定电压达数千伏以上。 （2）快恢复二极管：反向恢复时间在５μs以下的称为快恢复二极管（Fast Recovery Diode简称FDR）。快恢复二极管从性能上可分为快速恢复和超快速恢复二极管。前者反向恢复时间为数百纳秒以上，后者则在100ns以下，其容量可达1200V/200A的水平, 多用于高频整流和逆变电路中。 （3）肖特基二极管：肖特基二极管是一种金属同半导体相接触形成整流特性的单极型器件，其导通压降的典型值为0.4～0.6V，而且它的反向恢复时间短，为几十纳秒。但反向耐压在200Ｖ以下。它常被用于高频低压开关电路或高频低压整流电路中。 第二节 晶闸管 晶闸管就是硅晶体闸流管，简称SCR。目前晶闸管的容量水 平已达到8KV/6KA. 一、晶闸管的结构与工作原理 晶闸管的外形与符号： 晶闸管的结构和等效电路： 晶闸管的管芯由四层半导体（P1N1P2N2）组成，形成三个PN结（J1J2J3）。 特性：单向导电特性 正向阻断特性 可控特性 关断条件：IaIH 晶闸管的工作原理： 当管子阳极加上正向电压 后，要使管子正向导通的关键 是使J2结反向失去阻挡作用， 当Q打开时，V1管的集电极电 流Ic1即为V2管的基极电流Ib2； V2管集电极电流Ic2又是V1的基 极电流Ib1，当Q合上时有足够 的门极电流IG流入，通过两管 的电流放大作用，立即形成强 烈的正反馈，瞬时使两管饱和 导通。也就是晶闸管导通。 二、晶闸的伏安特性与主要参数 晶闸管的伏安特性曲线 （1）晶闸管导通需具备两个条件： 1.应在晶闸管的阳极与阴极 之间加上正向电压。 2.应在晶闸管的门极 与阴极之间也加上 正向电压和电流。 （2）晶闸管一旦导通， 门极即失去控制作用。 （3）为使晶闸管关断，必须使其阳极电流减小到一定数值 以下，这只有用使阳极电压减小到零或反向的方法来实现。 二、晶闸管的特性与主要参数 定义：晶闸管阳极与阴极之间的电压Ua与阳极电流Ia的关系曲线称为晶闸管的伏安特性。 第一象限是正向特性、第三象限是反向特性。 晶闸管上施加反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性。 晶闸管处于反向阻断状态时，只有极小的反相漏电流流过。 当反向电压超过一定限度，到反向击穿电压后，外电路如无限制措施，