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電力電子器件半控型器件－晶閘管3.1概述晶閘管（Thyristor）：晶體閘流管，可控矽整流器（SiliconControlledRectifier——SCR）1956年美國貝爾實驗室（BellLab）發明了晶閘管1957年美國通用電氣公司（GE）開發出第一只晶閘管產品1958年商業化開闢了電力電子技術迅速發展和廣泛應用的嶄新時代20世紀80年代以來，開始被性能更好的全控型器件取代能承受的電壓和電流容量最高，工作可靠，在大容量的場合具有重要地位晶閘管往往專指晶閘管的一種基本類型——普通晶閘管廣義上講，晶閘管還包括其許多類型的派生器件返回3.2晶閘管的結構與工作原理外形有螺栓型和平板型兩種封裝引出陽極(Anode)A、陰極(Kathode)K和門極(Gate)（控制端）G三個聯接端對於螺栓型封裝，通常螺栓是其陽極，能與散熱器(Radiator)緊密聯接且安裝方便平板型封裝的晶閘管可由兩個散熱器(Radiator)將其夾在中間圖1-6晶閘管的外形、結構和電氣圖形符號a)外形b)結構c)電氣圖形符號返回3.2晶閘管的結構與工作原理圖1-7晶閘管的雙電晶體模型及其工作原理a)雙電晶體模型b)工作原理3.2晶閘管的結構與工作原理Ic1=?1IA+ICBO1（1-1）Ic2=?2IK+ICBO2（1-2）IK=IA+IG（1-3）IA=Ic1+Ic2（1-4）式中?1和?2分別是電晶體V1和V2的共基極電流增益；ICBO1和ICBO2分別是V1和V2的共基極漏電流。由以上式（1-1）~（1-4）可得（1-5）3.2晶閘管的結構與工作原理電晶體的特性是：在低發射極電流下?是很小的，而當發射極電流建立起來之後，?迅速增大。阻斷狀態：IG=0，?1+?2很小。流過晶閘管的漏電流稍大於兩個電晶體漏電流之和開通（門極觸發）：注入觸發電流使電晶體的發射極電流增大以致?1+?2趨近於1的話，流過晶閘管的電流IA（陽極電流）將趨近於無窮大，實現飽和導通。IA實際由外電路決定。3.2晶閘管的結構與工作原理其他幾種可能導通的情況：陽極電壓升高至相當高的數值造成雪崩效應陽極電壓上升率du/dt過高結溫較高光直接照射矽片，即光觸發光觸發可以保證控制電路與主電路之間的良好絕緣而應用於高壓電力設備中之外，其他都因不易控制而難以應用於實踐，稱為光控晶閘管（LightTriggeredThyristor——LTT）只有門極觸發（包括光觸發）是最精確、迅速而可靠的控制手段3.3晶閘管的基本特性靜態特性承受反向電壓時，不論門極是否有觸發電流，晶閘管都不會導通承受正向電壓時，僅在門極有觸發電流的情況下晶閘管才能開通晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用要使晶閘管關斷，只能使晶閘管的電流降到接近於零的某一數值以下返回3.3晶閘管的基本特性晶閘管的陽極伏安特性第I象限的是正向特性第III象限的是反向特性圖1-8(a)晶閘管陽極伏安特性IG2IG1IG3.3晶閘管的基本特性IG=0時，器件兩端施加正向電壓，正向阻斷狀態，只有很小的正向漏電流流過，正向電壓超過臨界極限即正向轉折電壓Ubo，則漏電流急劇增大，器件開通。這種開通叫“硬開通”，一般不允許硬開通。隨著門極電流幅值的增大，正向轉折電壓降低導通後的晶閘管特性和二極體的正向特性相仿晶閘管本身的壓降很小，在1V左右3.3晶閘管的基本特性導通期間，如果門極電流為零，並且陽極電流降至接近於零的某一數值IH以下，則晶閘管又回到正向阻斷狀態。IH稱為維持電流。（陽極伏安特性圖）晶閘管上施加反向電壓時，伏安特性類似二極體的反向特性陰極是晶閘管主電路與控制電路的公共端3.3晶閘管的基本特性晶閘管的門極觸發電流從門極流入晶閘管，從陰極流出門極觸發電流也往往是通過觸發電路在門極和陰極之間施加觸發電壓而產生的晶閘管的門極和陰極之間是PN結J3，其伏安特性稱為門極伏安特性。為保證可靠、安全的觸發，觸發電路所提供的觸發電壓、電流和功率應限制在可靠觸發區。(門極伏安特性圖）3.3晶閘管的基本特性晶閘管的門極伏安特性圖中ABCGFED所圍成的區域為可靠觸發區圖中陰影部分為不觸發區圖中AB