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常用电力电子器件

1.晶闸管

晶闸管又称可控硅,是目前应用最广泛的半导体功率开

关元件,其控制电流可从数安培到数千安培。

晶闸管的主要类型有单向晶闸管SCR、双向晶闸管和可

关断晶闸管GTO等三种最基本类型,此外还有光控晶闸管、

温控晶闸管等特殊类型。

(1)单向晶闸管SCR

1)控制角α

指从零电压到被触发导通的瞬间的这段时间所对应的

电度角。

2)导通角β

指从被触发导通的瞬间开始到电压为零这段时间所对

应的电度角。

SCR导通之后的输出电压可以用式:

(2)双向晶闸管TRIAC

双向晶闸管可以看成是两个单向晶闸管反向并联组成。

其中MTl和MT2为主电极,G为门极。

与单向晶闸管相比,双向晶闸管的特点是:在触发后是

双向导通的;门极所加触发信号可以为正也可以为负。

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注意:由于双向晶闸管是双向导通的,它从一个方向过

零进入反向阻断状态只是一个十分短暂的过程,当负载是感

性负载时(如电枢),由于电流滞后性,有可能会使电压过零

时电流仍存在,从而导致双向晶闸管失控(不关断)。为使双

向晶闸管能正确工作应在其两主电极MTl与MT2间加RC

电路。

(3)门极可关断晶闸管GTO

当门极加上正控制信号时GTO导通;在门极加上负控

制信号时GTO截止。

(4)光控晶闸管与温控晶闸管

光控晶闸管是把光电耦合器件与双向晶闸管做到—起

形成的集成电路。它的典型产品有MOC3041,MpC3021

等。其构造如图3—41所示。

光控晶闸管的输入电流一般为10~100mA,输入端反

向电压一般为6V;输出电流一般为lA,输出端耐压一般为

400~600V。因此,光控晶闸管大多用于驱动大功率的双向

晶闸管。

温控晶闸管是一种小功率晶闸管,它的输出电流一般在

100mA左右。

①温控晶闸管是一种温敏器件,它和普通晶闸管具有一

样的开关特性。

②温控晶闸管的温度特性是负特性(当温度越高时,正向

开关门槛电压越低。

③在温控晶闸管的阴极电压固定时,温度升到某一个值,

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温控晶闸管就会导通;温度继续上升,温控晶闸管保持导通;

如果温度下降到某一个值,则温控晶闸管又会变成截止。可

见,用温控晶闸管可实现温度的开关控制。

④在温控晶闸管的门极和阳极或阴极之间加上适当器

件,如电位器,光敏管,热敏电阻等,可以改变晶闸管的导

通温度值。温控晶闸管一般用于50V以下低压场合。

2.功率晶体管

(1)功率晶体管(也称为电力晶体管)的特点

①大功率晶体管不仅可以工作在开关状态,而且也可以

工作在模拟状态,因而有着更广的工作范围,如声频功率放

大,超声波功率放大,有源滤波器等。

②功率晶体管的开关速度远大于晶闸管。

③功率晶体管的控制比晶闸管容易。

④功率晶体管价格高于晶闸管。

(2)功率晶体管的构造

多管复合构造,功率可高达几千瓦。由于采用了复合构

造,使功率晶体管有较大的电流放大系数。

(3)功率晶体管的应用

功率晶体管有开关状态和模拟状态两种工作状态,但在

机电产品中,它基本被用来做高速开关器件。

3.功率场效应晶体管

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