10第十章晶閘管 北理考研復(fù)習(xí)資料 模電課件

(10-1),電子技術(shù),第十章晶閘管及其應(yīng)用,模擬電路部分,(10-2),第十章晶閘管及其應(yīng)用,10.1工作原理10.2特性與參數(shù)10.3可控整流電路10.4觸發(fā)電路10.5單結(jié)管觸發(fā)的可控整流電路10.6晶閘管的其它應(yīng)用10.7晶閘管的保護(hù)及其它類(lèi)型,(10-3),別名：可控硅（SCR)（SiliconControlledRectifier）是一種大功率半導(dǎo)體器件，出現(xiàn)于70年代。它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域。,特點(diǎn)：體積小、重量輕、無(wú)噪聲、壽命長(zhǎng)、容量大（正向平均電流達(dá)千安、正向耐壓達(dá)數(shù)千伏）。,應(yīng)用領(lǐng)域：,整流（交流直流）,逆變（直流交流）,變頻（交流交流）,斬波（直流直流）,此外還可作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)等。,晶閘管（Thyristor）,(10-4),10.1.1結(jié)構(gòu),A（陽(yáng)極）,P1,P2,N1,N2,K（陰極）,G（控制極）,10.1工作原理,(10-5),符號(hào),A,K,G,10.1.2工作原理,示意圖,(10-6),ig,ig,由二個(gè)三極管組成的電路等效,(10-7),G,1.若只加UAK正向電壓，控制極不加觸發(fā)電壓，兩三極管均不能導(dǎo)通，即晶閘管不通。,導(dǎo)通過(guò)程,K,A,T1,T2,(10-8),3.晶閘管導(dǎo)通后，去掉電壓UGK，依靠正反饋，晶閘管仍維持導(dǎo)通狀態(tài)；,4.晶閘管截止的條件：,(10-9),（1）晶閘管具有單向?qū)щ娦浴?若使其關(guān)斷，必須降低UAK或加大回路電阻，把陽(yáng)極電流減小到維持電流以下。,正向?qū)l件：A、K間加正向電壓，G、K間加觸發(fā)信號(hào)。,晶閘管的工作原理小結(jié),（2）晶閘管一旦導(dǎo)通，控制極失去作用。,(10-10),10.2.1特性,IG1=0A,IG2,IG3,正向,反向,導(dǎo)通后管壓降約1V,額定正向平均電流,維持電流,10.2特性與參數(shù),(10-11),正向特性：在陽(yáng)極和陰極間加正向電壓。,UDSM：斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓，又稱(chēng)正向轉(zhuǎn)折電壓。,隨UAK的加大，陽(yáng)極電流逐漸增加。當(dāng)U=UDSM時(shí)，PN結(jié)N1P2反向極擊穿，晶閘管自動(dòng)導(dǎo)通。正常工作時(shí)，UAK應(yīng)小于UDSM。,控制極開(kāi)路時(shí)：PN結(jié)P1N1、P2N2正向偏置，N1P2反向偏置，晶閘管截止。,(10-12),隨反向電壓的增加，反向漏電流稍有增加，當(dāng)U=URSM時(shí)，反向極擊穿。正常工作時(shí)，反向電壓必須小于URSM。,反向特性：在陽(yáng)極和陰極間加反向電壓。,這時(shí)PN結(jié)P1N1、P2N2反向偏置，N1P2正向偏置，晶閘管截止。,URSM：反向不重復(fù)峰值電壓。,(10-13),1.UDRM：斷態(tài)重復(fù)峰值電壓,晶閘管耐壓值。一般取UDRM=80%UDSM。普通晶閘管UDRM為100V-3000V,10.2.2主要參數(shù),(10-14),控制極斷路時(shí)，可以重復(fù)作用在晶閘管上的反向重復(fù)電壓。一般取URRM=80%URSM。普通晶閘管URRM為100V-3000V）,2.URRM：反向重復(fù)峰值電壓,(10-15),ITAV含義,3.ITAV：通態(tài)平均電流,環(huán)境溫度為40。C時(shí),在電阻性負(fù)載、單相工頻正弦半波、導(dǎo)電角不小于170o的電路中，晶閘管允許的最大通態(tài)平均電流。普通晶閘管ITAV為1A-1000A。）,(10-16),額定通態(tài)平均電流即正向平均電流（IF）。,通用系列為：,1、5、10、20、30、50、100、200、300、400500、600、800、1000A等14種規(guī)格。,(10-17),4.UTAV：通態(tài)平均電壓,6.UG、IG：控制極觸發(fā)電壓和電流,管壓降。在規(guī)定的條件下，通過(guò)正弦半波平均電流時(shí)，晶閘管陽(yáng)、陰兩極間的電壓平均值。一般為1V左右。,5.IH：最小維持電流,在室溫下，控制極開(kāi)路、晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通后，維持導(dǎo)通狀態(tài)所必須的最小電流。一般為幾十到一百多毫安。,在室溫下，陽(yáng)極電壓為直流6V時(shí)，使晶閘管完全導(dǎo)通所必須的最小控制極直流電壓、電流。一般UG為15V，IG為幾十到幾百毫安。,(10-18),晶閘管型號(hào),通態(tài)平均電壓（UAVT）,額定電壓級(jí)別（UDRM）,額定通態(tài)平均電流（ITAV）,晶閘管類(lèi)型P-普通晶閘管K-快速晶閘管S-雙向晶閘管,晶閘管,(10-19),晶閘管電壓、電流級(jí)別：,額定通態(tài)電流（ITAV）通用系列為,1、5、10、20、30、50、100、200、300、400500、600、800、1000A等14種規(guī)格。,額定電壓（UDRM）通用系列為：,1000V以下的每100V為一級(jí)，1000V到3000V的每200V為一級(jí)。,通態(tài)平均電壓（UTAV）等級(jí)一般用AI字母表示：,由0.41.2V每0.1V為一級(jí)。,(10-20),10.3.1單相半波可控整流電路,一、電阻性負(fù)載,1.電路及工作原理,10.3可控整流電路,u20時(shí)，加上觸發(fā)電壓uG，晶閘管導(dǎo)通。且uL的大小隨uG加入的早晚而變化；u2R時(shí)，ILAV在整個(gè)周期中可近似看做直流。,(10-36),4.晶閘管的選擇,晶閘管電壓（1.52）U2M,(2)晶閘管中的電流,有效值:,平均值:,(10-37),10.3.2單相全波可控整流電路,一、電阻性負(fù)載橋式可控整流電路,T1、T2-晶閘管,D1、D2-二極管,(10-38),u20時(shí)的導(dǎo)通路徑（UG加入后）：,u2(A),T1,RL,D2,u2(B),1.電路及工作原理,(10-39),T2,RL,D1,u2(A),u2(B),u20時(shí)導(dǎo)通路徑：,(10-40),2.工作波形,(10-41),3.輸出電壓及電流的平均值,(10-42),例：橋式可控整流電路中，U2=220V，RL=3,可控硅控制角=15180，求輸出電壓平均值UL的調(diào)節(jié)范圍，以及可控硅（包括二極管）的電流平均值的最大值和承受的最大反向電壓。,=191/3=64A,承受的最高反向電壓:,(10-43),二、電感性負(fù)載橋式可控整流電路,該電路加續(xù)流二極管后電路工作情況以及負(fù)載上的電流、電壓和電阻性負(fù)載類(lèi)似，請(qǐng)自行分析。,(10-44),兩種常用可控整流電路的特點(diǎn),電路特點(diǎn),1.該電路只用一只晶閘管，且其上無(wú)反向電壓。,2.晶閘管和負(fù)載上的電流相同。,(10-45),T1,T2,D1,D2,u2,uL,R,L,電路特點(diǎn),1.該電路接入電感性負(fù)載時(shí)，D1、D2便起續(xù)流二極管作用。,2.由于T1的陽(yáng)極和T2的陰極相連，兩管控制極必須加獨(dú)立的觸發(fā)信號(hào)。,電路二：,(10-46),帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載的可控整流電路,1.該電路的工作過(guò)程。,2.畫(huà)出uL、iL的工作波形。,(10-47),10.4.1單結(jié)晶體管工作原理,10.4觸發(fā)電路,(10-48),工作原理：,當(dāng)uEUA+UF=UP時(shí),PN結(jié)反偏，iE很??；,當(dāng)uEUP時(shí),PN結(jié)正向?qū)?iE迅速增加。,(10-49),10.4.2單結(jié)晶體管的特性和參數(shù),負(fù)阻區(qū),uEUP時(shí)單結(jié)管導(dǎo)通,(10-50),(10-51),1.UEUP時(shí)單結(jié)管導(dǎo)通。,(10-52),10.4.3單結(jié)晶體管振蕩電路,一、振蕩過(guò)程分析,(10-53),1.uE=uCUP時(shí)，單結(jié)管不導(dǎo)通，uo0。,R1、R2是外加的，不同于內(nèi)部的RB1、RB2。前者一般取幾十歐幾百歐；RB1+RB2一般為215千歐。,此時(shí)R1上的電流很小，其值為：,(10-54),2.隨電容的充電，uC逐漸升高。當(dāng)uCUP時(shí)，單結(jié)管導(dǎo)通，uo=UP-UF。然后電容通過(guò)R1放電，當(dāng)放電至ucUV時(shí)，單結(jié)管重新關(guān)斷，使uo0。R1上便得到一個(gè)脈沖電壓。,R2起溫度補(bǔ)償作用,UP、UV-峰點(diǎn)、谷點(diǎn)電壓,UF-PN結(jié)正向?qū)▔航?(10-55),*二、振蕩周期與脈沖寬度的計(jì)算,T振蕩周期；tw脈沖寬度。,設(shè)T1=T-tw,uC上升階段：,t=T1時(shí)，uC=UP,(10-56),因?yàn)閁VUT1時(shí)，控制極相對(duì)于T2加負(fù)脈沖，晶閘管反向?qū)?，電流從T2流向T1。,雙向晶閘管內(nèi)部工作原理的詳細(xì)分析，請(qǐng)參閱有關(guān)資料。,(10-91),二、可關(guān)斷晶閘