晶閘管及應用電路

1、 8.1晶閘管晶閘管 8.2晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路8.3晶閘管應用電路晶閘管應用電路本章小結本章小結*第八章晶閘管及應用電路 8.1.1單向晶閘管單向晶閘管8.1晶閘管晶閘管 1單向晶閘管的結構和符號單向晶閘管的結構和符號（1）外形：）外形：平面型、螺栓型和小型塑封型等幾種。平面型、螺栓型和小型塑封型等幾種。 P2引出線為控制極；引出線為控制極；P1引出線為陽極；引出線為陽極；N2引出線為引出線為陰極陰極（2）符號及內部結構：）符號及內部結構：三個電極三個電極：陽極：陽極 A、陰極、陰極 K、控制極、控制極 G3 個個 PN 結結（J1J2J3） 4 層半導體層半導體：P1N1P2N2文

2、字符號：一般用文字符號：一般用 SCR、KG、CT、VT 表示。表示。8.1晶閘管晶閘管 正向阻斷：正向阻斷：AK 加正向電壓，加正向電壓，G 無電壓不導通。無電壓不導通。2單向晶閘管的工作原理：單向晶閘管的工作原理：（1）實驗演示：）實驗演示：（2）工作特點：）工作特點： 導通后控制極失去控制作用：晶閘管一旦導通，降低或去導通后控制極失去控制作用：晶閘管一旦導通，降低或去掉控制極電壓仍導通。掉控制極電壓仍導通。 反向阻斷：反向阻斷：AK 加反向電壓，加反向電壓，G 無論是否加控制電壓不導通。無論是否加控制電壓不導通。 觸發(fā)導通：觸發(fā)導通：AK 加正向電壓，加正向電壓，G，K 加正向電壓加正向

3、電壓導通。導通。 單向晶閘管導通必須具備兩個條件：一是晶閘管陽極與陰單向晶閘管導通必須具備兩個條件：一是晶閘管陽極與陰極間接正向電壓；二是控制極與陰極之間也要接正向電壓。極間接正向電壓；二是控制極與陰極之間也要接正向電壓。 晶閘管一旦接通后，去掉控制極電壓時，晶閘管仍然導通。晶閘管一旦接通后，去掉控制極電壓時，晶閘管仍然導通。8.1晶閘管晶閘管 晶閘管具有控制強電的作用，即利用弱電信號對控晶閘管具有控制強電的作用，即利用弱電信號對控制極的作用，就可使晶閘管導通去控制強電系統(tǒng)。制極的作用，就可使晶閘管導通去控制強電系統(tǒng)。3單向晶閘管主要參數(shù)單向晶閘管主要參數(shù)（1）額定正向平均電流）額定正向平均電

4、流8.1晶閘管晶閘管 導通后的晶閘管若要關斷時，必須將陽極電壓降低導通后的晶閘管若要關斷時，必須將陽極電壓降低到一定程度。到一定程度。在規(guī)定環(huán)境溫度和散熱條件下，允許通過陽極和陰極在規(guī)定環(huán)境溫度和散熱條件下，允許通過陽極和陰極之間的電流平均值。之間的電流平均值。（2）維持電流）維持電流在規(guī)定環(huán)境溫度、控制極斷開的條件下，保持晶閘管在規(guī)定環(huán)境溫度、控制極斷開的條件下，保持晶閘管處于導通狀態(tài)所需要的最小正向電流。處于導通狀態(tài)所需要的最小正向電流。 （3）控制極觸發(fā)電壓和電流）控制極觸發(fā)電壓和電流在規(guī)定環(huán)境溫度及一定正向電壓條件下，使晶閘管從在規(guī)定環(huán)境溫度及一定正向電壓條件下，使晶閘管從關斷到導通，

5、控制極所需的最小電壓和電流。關斷到導通，控制極所需的最小電壓和電流。（5）反向阻斷峰值電壓）反向阻斷峰值電壓在控制極斷開時，可以重復加在晶閘管上的反向峰值在控制極斷開時，可以重復加在晶閘管上的反向峰值電壓。電壓。（4）正向阻斷峰值電壓）正向阻斷峰值電壓在控制極開路和晶閘管正向阻斷的條件下，可以重復在控制極開路和晶閘管正向阻斷的條件下，可以重復加在晶閘管兩端的正向峰值電壓。加在晶閘管兩端的正向峰值電壓。8.1晶閘管晶閘管 （1）型號）型號4晶閘管的型號及含義晶閘管的型號及含義表示額定正向平均電流為表示額定正向平均電流為 5 A表示晶閘管元件表示晶閘管元件表示表示 N 型硅材料型硅材料表示三個電極

6、表示三個電極表示額定電壓為表示額定電壓為 500 V3 C T - -5 / 5008.1晶閘管晶閘管 （2）簡易檢測）簡易檢測a用萬用表用萬用表“R 10”擋，黑筆接陽極，紅筆接陰擋，黑筆接陽極，紅筆接陰極，指極，指針應接近針應接近 。 b合上合上 S ，表針應指很小阻值，約為，表針應指很小阻值，約為 60 200 ，表明晶閘管能觸發(fā)導通。表明晶閘管能觸發(fā)導通。 c斷開斷開 S，表針不回到零，表明晶閘管是正常的。，表針不回到零，表明晶閘管是正常的。 8.1晶閘管晶閘管 8.1.2雙向晶閘管雙向晶閘管1 1雙向晶閘管的結構與符號雙向晶閘管的結構與符號（1）外形）外形（2）符號）符號 8.1晶閘

7、管晶閘管文字符號：文字符號：TLC、SCR、CT 及及 KG、KS 等表示。等表示。有三個電極，主電極有三個電極，主電極 T1 和和 T2，另一個電極，另一個電極 G 為控制極。為控制極。 2雙向晶閘管的工作特點雙向晶閘管的工作特點 特性特性：主電極：主電極 T1、T2 無論加正向電壓還是反向電壓，無論加正向電壓還是反向電壓，其控制極其控制極 G 的觸發(fā)信號無論是正向還是反向，它都能被的觸發(fā)信號無論是正向還是反向，它都能被“觸觸發(fā)發(fā)”導通。主電極間電壓是交流形式。導通。主電極間電壓是交流形式。 （3）結構）結構8.1晶閘管晶閘管 3雙向晶閘管的檢測雙向晶閘管的檢測 8.1晶閘管晶閘管（3）對功

8、率放大或功率較小但質量較差的雙向晶閘管，）對功率放大或功率較小但質量較差的雙向晶閘管，應將萬用表黑表筆接電池負極。應將萬用表黑表筆接電池負極。然后按然后按（2）所述方法測量判所述方法測量判斷。斷。 （1）用萬用表用萬用表“R 1 k”擋，黑筆擋，黑筆接接 T1，紅筆接，紅筆接 T2 ，表針應不動或微動，調換兩表筆，表針仍不動或微動為正常。表針應不動或微動，調換兩表筆，表針仍不動或微動為正常。（2）用萬用表）用萬用表“R 1”擋，黑筆接擋，黑筆接 T1，紅筆接，紅筆接 T2 ，將觸，將觸發(fā)極與發(fā)極與 T2 短接一下后離開，萬用表應保持幾歐到幾十歐的讀短接一下后離開，萬用表應保持幾歐到幾十歐的讀數(shù)

9、；調換兩表筆，再次將觸發(fā)極與數(shù)；調換兩表筆，再次將觸發(fā)極與 T2 短接一下后離開，萬用短接一下后離開，萬用表指示情況同上。表指示情況同上。 8.2.1結單向晶閘管結單向晶閘管8.2晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路1單結晶體管的結構和型號單結晶體管的結構和型號 （1）結構）結構 三個電極：發(fā)射極三個電極：發(fā)射極 E、第一基極、第、第一基極、第二基極。一個二基極。一個 PN 結。結。（2）電路符號）電路符號 發(fā)射極箭頭指向發(fā)射極箭頭指向 極，表示經極，表示經 PN 結結的電流只流向的電流只流向 。 1B1B（3）外形）外形 8.2晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路2單結晶體管的基本特性單結晶體管的基本特性

10、（1）等效電路）等效電路 b1r：E 與與 間電阻，隨發(fā)射極電流而變，間電阻，隨發(fā)射極電流而變， 1BEIb1r即即 上升，下降。上升，下降。 b2r：E 與與 間的電阻，數(shù)值與無關。間的電阻，數(shù)值與無關。 2BEIbbr：兩基極間電阻。：兩基極間電阻。 bbr=b1r+ b2r。（2）導通條件）導通條件 ：稱為分壓比，：稱為分壓比，與與 的比值，的比值， 一般在一般在 0.3 0.8 之之間。間。 1brbbrDBBEEVVV （為（為 PN 結的正向壓降）結的正向壓降）DV 8.2晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路3單結晶體管觸發(fā)電路單結晶體管觸發(fā)電路 （2）工作原理）工作原理 電源接通后，電源

11、接通后，VBB 通過微調電阻通過微調電阻 RP和電阻和電阻 R1 向電容向電容 C 充電，當單結晶體充電，當單結晶體管滿足導通條件，單結晶體管導通，管滿足導通條件，單結晶體管導通，C 迅速放電，在電阻迅速放電，在電阻 R3 上形成一個很窄上形成一個很窄的正脈沖的正脈沖 vb1。經過一個周期后，單結。經過一個周期后，單結晶體管截止，由晶體管截止，由 VBB 通過微調電阻通過微調電阻 RP和電阻和電阻 R1 向電容向電容 C 充電，重復上述過充電，重復上述過程。程。（1）單結晶體管觸發(fā)脈沖形成電路）單結晶體管觸發(fā)脈沖形成電路 8.2.2雙向晶閘管觸發(fā)電路雙向晶閘管觸發(fā)電路8.2晶閘管觸發(fā)電路晶閘管

12、觸發(fā)電路1雙向二極管觸發(fā)電路雙向二極管觸發(fā)電路（1）觸發(fā)電路）觸發(fā)電路1VT：雙向二極管。：雙向二極管。 2VT：雙向晶閘管。：雙向晶閘管。 LR：負載。：負載。 （2）工作原理）工作原理 交流電源處于正半周，對電容交流電源處于正半周，對電容 C 充電，電壓極性為充電，電壓極性為上正下負。上正下負。 8.2晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路 電壓增大到使雙向二極管導通，可使雙向晶閘管導電壓增大到使雙向二極管導通，可使雙向晶閘管導通。通。 當交流電源過零的瞬間，雙向晶閘管自行阻斷。當交流電源過零的瞬間，雙向晶閘管自行阻斷。 調節(jié)值，即可改變電容的充電常數(shù)，從而改變脈沖調節(jié)值，即可改變電容的充電常數(shù)，從

13、而改變脈沖出現(xiàn)時刻，可改變晶閘管的導通角。出現(xiàn)時刻，可改變晶閘管的導通角。 交流電源處于負半周，對電容交流電源處于負半周，對電容 C 充電，電壓極性為充電，電壓極性為下正上負。下正上負。 電壓增大到的轉折電壓，使雙向二極管反相導通，電壓增大到的轉折電壓，使雙向二極管反相導通，可使雙向晶閘管導通?？墒闺p向晶閘管導通。 8.2晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路2其他類型的觸發(fā)電路其他類型的觸發(fā)電路 （1）RC 觸發(fā)電路觸發(fā)電路 特點：簡單、成本低。特點：簡單、成本低。 8.2晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路V1、V2：為：為 NPN 型，只用型，只用 C、E 兩極。兩極。（2）晶體管組合觸發(fā)電路）晶體管組合

14、觸發(fā)電路 8.2晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路成本低，氖管可作指示器。成本低，氖管可作指示器。 （3）氖管觸發(fā)電路）氖管觸發(fā)電路 8.3晶閘管應用電路晶閘管應用電路8.3.1晶閘管整流電路晶閘管整流電路1單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 （1）電路組成）電路組成（2）工作原理）工作原理 v2 為為正半周時，晶閘管正半周時，晶閘管 VT 承受正向電壓，若此時沒有觸發(fā)承受正向電壓，若此時沒有觸發(fā)電壓，則負載電壓，則負載= 0。 Lv 當當t = a 時，控制極加有觸發(fā)電壓時，控制極加有觸發(fā)電壓VG，晶閘管具備導通條晶閘管具備導通條件而導通，件而導通，正向壓降很小，正向壓降很小， 。 2Lvv

15、 當當 t 2 時，時，v2 進入負半周后，晶閘管呈反向進入負半周后，晶閘管呈反向阻斷狀態(tài)，負載電壓阻斷狀態(tài)，負載電壓 vL= 0。 當當t 時，時，v2=0，晶閘管自行關斷。，晶閘管自行關斷。 當當 a t 時，晶閘管保持導通，負載電壓時，晶閘管保持導通，負載電壓基基本上與次級電壓本上與次級電壓 保持相等。保持相等。 Lv2v8.3晶閘管應用電路晶閘管應用電路 控制角越大，導通角越小，它們的和為定值控制角越大，導通角越小，它們的和為定值+ = 。 （3）波形圖）波形圖 ：控制角。：控制角。指觸發(fā)脈沖的加入指觸發(fā)脈沖的加入時間。時間。 ：導通角：導通角。每半個周期晶閘管每半個周期晶閘管導通角度

16、。導通角度。 8.3晶閘管應用電路晶閘管應用電路 （1）電路組成）電路組成2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路8.3晶閘管應用電路晶閘管應用電路 （2）工作原理）工作原理 橋式整流輸出電壓橋式整流輸出電壓對晶閘管對晶閘管 VT 而言是正向電而言是正向電壓，只要觸發(fā)電壓到來，壓，只要觸發(fā)電壓到來，VT 即可導通。則負載電壓即可導通。則負載電壓vL 將與將與 對應部分基本相等。對應部分基本相等。v2 當當 經過零值時，晶閘管自行關斷，在的經過零值時，晶閘管自行關斷，在的 v2 第二個第二個半周中，電路將重復第一半周的情況。半周中，電路將重復第一半周的情況。v28.3晶閘管應用電路晶閘管應用電

17、路 （3）波形圖）波形圖8.3晶閘管應用電路晶閘管應用電路 1音樂彩燈控制器音樂彩燈控制器（1）電路組成）電路組成8.3.2其他應用電路其他應用電路8.3晶閘管應用電路晶閘管應用電路 （2）工作原理）工作原理從收錄機等音響設備的揚聲器兩端，引出音頻信號，經升從收錄機等音響設備的揚聲器兩端，引出音頻信號，經升壓變壓器壓變壓器 T 升壓后，為單向晶閘管的觸發(fā)信號。當幅度大時，升壓后，為單向晶閘管的觸發(fā)信號。當幅度大時，晶閘管導通，而幅度小時，晶閘管仍處于阻斷狀態(tài)。晶閘管導通，而幅度小時，晶閘管仍處于阻斷狀態(tài)。 由于音頻信號的構成比較復雜，因此，某些信由于音頻信號的構成比較復雜，因此，某些信號也會改

18、變晶閘管的導通角。這樣，晶閘管就工作號也會改變晶閘管的導通角。這樣，晶閘管就工作在導通、阻斷或非全導通狀態(tài)，使負載黃、紅、綠、在導通、阻斷或非全導通狀態(tài)，使負載黃、紅、綠、藍四組彩燈隨音樂的旋律而不斷閃爍。藍四組彩燈隨音樂的旋律而不斷閃爍。8.3晶閘管應用電路晶閘管應用電路 2安全感應開關電路安全感應開關電路（1）電路組成）電路組成按組成原理劃分電路可分為：感應控制信號產生電路、雙按組成原理劃分電路可分為：感應控制信號產生電路、雙向晶閘管觸發(fā)電路及雙向二極管保護電路三部分。向晶閘管觸發(fā)電路及雙向二極管保護電路三部分。8.3晶閘管應用電路晶閘管應用電路 （2）工作原理）工作原理人或物靠近感應板產生電容，這個電容人