《新能源汽车电力电子技术》教案 第3课 认识晶闸管.docx

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课题

认识晶闸管

课时

2课时（90min）

教学目标

知识目标：

熟悉晶闸管的工作原理、选用方法和主要特性。

技能目标：

能测试晶闸管的动态特性。

素质目标：

（1）具有一定的沟通能力和团队意识。

（2）树立民族自尊心、自豪感和文化自信。

（3）养成安全、规范、高效完成工作的职业习惯。

教学重难点

教学重点：晶闸管的工作原理、选用方法和主要特性

教学难点：晶闸管的动态特性

教学方法

讲授法、问答法、讨论法、实践教学法

教学用具

电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过程

主要教学内容及步骤

考勤

【教师】使用APP进行签到

【学生】班干部报请假人员及原因

任务导入

【教师】展示晶闸管实物，询问学生是否认识，能否说出其名称、作用和应用场合

【学生】观看、聆听、思考、回答

【教师】总结学生回答，展示“不同封装形式的晶闸管实物图”图片（详见教材），讲述“任务导入”的相关内容

晶闸管是晶体闸流管的简称，又称可控硅整流器。1956年，晶闸管问世。1957年，世界上第一个晶闸管产品诞生，并于1958年投入商业化应用。

晶闸管由于能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应用场合仍然具有非常重要的地位。

【学生】观看、聆听、思考

传授新知

【教师】讲解新知

1.2.1晶闸管的外形与结构

1．晶闸管的外形

晶闸管作为一种理想的大功率变流电子器件，能够以较小的电流控制千安级的电流和千伏级的电压，被广泛应用于相控整流、逆变、交流调压、直流变换等场合。

【教师】扫码播放“常见晶闸管的类型”微课视频（详见教材），讲解新知

晶闸管常用的封装形式有塑封型、螺栓型和平板型三种。其中，采用螺栓型封装的螺栓部分是其阳极，此类晶闸管安装方便且能够与散热器紧密相连；采用平板型封装的晶闸管则可夹在两个散热器中间。

2．晶闸管的结构

晶闸管的主体为四个半导体组成的三个PN结。由最外层的P1层和N2层分别引出阳极A和阴极K，由中间层P2引出门极G（也称为控制极）。

【教师】展示“晶闸管的结构”图片（详见教材），提出问题，随机邀请学生回答

晶闸管可以看作是两个二极管串联吗？为什么？

【学生】观察、思考、回答

【教师】总结学生回答

1.2.2晶闸管的工作原理

【教师】展示“晶闸管内部结构等效图”图片（详见教材），讲解晶闸管的工作原理

从晶闸管的结构来看，如果在晶闸管上取一个倾斜的截面，则可将具有四层三端结构的晶闸管分成一个PNP型晶体管和一个NPN型晶体管。

【教师】结合“晶闸管的互补三极管等效电路”图片（详见教材），进行新知讲解

1．晶闸管的断态

当S断开时，尽管有正向阳极电压UA的存在，但在门极无触发电流的情况下，晶闸管不会开通，处于正向阻断状态（简称断态）。

【教师】提出问题，随机邀请学生回答

晶闸管的断态是否相当于电路的断路？

【学生】聆听、思考、回答

【教师】总结学生回答

2．晶闸管的通态

当S闭合时，UG给晶闸管的门极注入驱动电流IG，随后流入晶体管V2的基极，产生了集电极电流IC2，使两个晶体管很快达到完全饱和状态，晶闸管将处于正向开通状态（简称通态）。

在晶闸管开通后，即使断开S，晶闸管依旧处于通态。此时要想关断晶闸管，最根本的方法就是使晶闸管阳极电压减小到一定值或零，可采用的方法如下。

（1）移除晶闸管正向阳极电压。

（2）在晶闸管阳极施加反向阳极电压。

【教师】提出问题，随机邀请学生回答

晶闸管一旦开通，门极就（）控制作用，不论门极触发电流是否存在，晶闸管都（）开通。

A．失去停止B．失去保持C．保持停止D．保持保持

【学生】聆听、思考、回答

【教师】总结学生回答，讲述“点拨”的相关内容

晶闸管门极的作用仅是触发晶闸管开通，一旦晶闸管开通后，门极便失去控制作用，因此晶闸管属于半控型器件。

【学生】聆听、思考、理解、记忆

3．晶闸管的反向阻断状态

令UG反向，闭合S，则晶体管V2的基极与发射极电压反向，晶体管V2不会开通。同理，晶体管V1也不开通，此时晶闸管处于反向阻断状态（简称反向阻断态）。

1.2.3晶闸管的主要参数和选用方法

1．晶闸管的主要参数

1）额定电压参数

（1）断态重复峰值电压UDRM，指在门极断路且晶闸管的结温为额定值时，允许重复加在晶闸管上的正向峰值电压。

（2）反向重复峰值电压URRM，指在门极断路且晶闸管的结温为额定值时，允许重复加在晶闸管上的反向峰值电压。

（3）通态（峰值）电压UT，指晶闸管通过某一规定倍数的额定通态平均电流时的峰值电压。

【教师】提出问题，随机邀请学生回答

这三个参数有何异同？用什么工具测量？

【学生】聆听、思考、回答

【教师】总结学生回答

2）额