第3篇_晶闸管.ppt

半控器件—晶闸管 3.1 晶闸管的结构与工作原理 3.2 晶闸管的基本特性 3.3 晶闸管的主要参数 3.4 晶闸管的派生器件 半控器件—晶闸管 晶闸管（Thyristor）：晶体闸流管，可控硅整流器（Silicon Controlled Rectifier——SCR） 1956年美国贝尔实验室（Bell Lab）发明了晶闸管 1957年美国通用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品 1958年商业化 开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代 20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代 能承受的电压和电流容量最高，工作可靠，在大容量的场合具有重要地位 晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型—普通晶闸管。广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件 晶闸管的结构与工作原理 外形有螺栓型和平板型两种封装 引出阳极A、阴极K和门极（控制端）G三个联接端 对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与散热器紧密联接且安装方便 平板型封装的晶闸管可由两个散热器将其夹在中间 Ic1=?1 IA + ICBO1 （2-1） Ic2=?2 IK + ICBO2 （2-2） IK=IA+IG （2-3） IA=Ic1+Ic2 （2-4） 式中?1和?2分别是晶体管VT1和VT2的共基极电流增益；ICBO1和ICBO2分别是VT1和VT2的共基极漏电流。由以上式（2-1）~（2-4）可得 （2-5） 晶闸管的结构与工作原理 晶体管的特性是：在低发射极电流下? 是很小的，而当发射极电流建立起来之后，? 迅速增大。 阻断状态：IG=0，?1+?2很小。流过晶闸管的漏电流稍大于两个晶体管漏电流之和。 开通（门极触发）：注入触发电流使晶体管的发射极电流增大以致?1+?2趋近于1的话，流过晶闸管的电流IA（阳极电流）将趋近于无穷大，实现饱和导通。IA实际由外电路决定。 晶闸管的结构与工作原理 其他几种可能导通的情况： 阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应 阳极电压上升率du/dt过高 结温较高 光直接照射硅片，即光触发 光触发可以保证控制电路与主电路之间的良好绝缘而应用于高压电力设备中，其它都因不易控制而难以应用于实践，称为光控晶闸管（Light Triggered Thyristor——LTT）。 只有门极触发（包括光触发）是最精确、迅速而可靠的控制手段 晶闸管的结构与工作原理 晶闸管的结构与工作原理 晶闸管的结构与工作原理 晶闸管的基本特性 1. 静态特性 总结前面介绍的工作原理，可以简单归纳晶闸管正常工作时的特性如下： 承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。 承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。 晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。 要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下 。 晶闸管的基本特性 晶闸管的伏安特性 第I象限的是正向特性 第III象限的是反向特性 晶闸管的基本特性 1) 正向特性 IG=0时，器件两端施加正向电压，正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通。 随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。 导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿。 晶闸管本身的压降很小，在1V左右。 导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。IH称为维持电流。 晶闸管的基本特性 2) 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，则反向漏电流急剧增加，导致晶闸管发热损坏。 晶闸管的基本特性 2. 动态特性 晶闸管的基本特性 1) 开通过程 延迟时间td：门极电流阶跃时刻开始，到阳极电流上升到稳态值的10%的时间。 上升时间tr：阳极电流从10%上升到稳态值的90%所需的时间。 开通时间tgt以上两者之和， tgt=td+ tr （1-6） 普通晶闸管延迟时为0.5~1.5?s，上升时间为0.5~3?s。 晶闸管的基本特性 2) 关断过程 反向阻断恢复时间trr：正向电流降为零到反向恢复电流衰减至接近于零的时间 正向阻断恢复时间tgr：晶闸管要恢复其对正向电压的阻断能力还需要一段时间 在正向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管施加正向电压，晶闸管会重新正向导通。