10第十章晶閘管 北理考研復(fù)習資料 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晶閘管的保護及其它類型,(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)域擴展到強電領(lǐng)域。,特點：體積小、重量輕、無噪聲、壽命長、容量大（正向平均電流達千安、正向耐壓達數(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）,此外還可作無觸點開關(guān)等。,晶閘管（Thyristor）,(10-4),10.1.1結(jié)構(gòu),A（陽極）,P1,P2,N1,N2,K（陰極）,G（控制極）,10.1工作原理,(10-5),符號,A,K,G,10.1.2工作原理,示意圖,(10-6),ig,ig,由二個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。,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：在陽極和陰極間加正向電壓。,UDSM：斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓，又稱正向轉(zhuǎn)折電壓。,隨UAK的加大，陽極電流逐漸增加。當U=UDSM時，PN結(jié)N1P2反向極擊穿，晶閘管自動導(dǎo)通。正常工作時，UAK應(yīng)小于UDSM。,控制極開路時：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U=URSM時，反向極擊穿。正常工作時，反向電壓必須小于URSM。,反向特性：在陽極和陰極間加反向電壓。,這時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，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,在電阻性負載、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，通過正弦半波平均電流時，晶閘管陽、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，陽極電壓為直流6V時，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,通態(tài)平均電壓（UAVT）,額定電壓級別（UDRM）,額定通態(tài)平均電流（ITAV）,晶閘管類型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，1000V到3000V的每200V為一級。,通態(tài)平均電壓（UTAV）等級一般用AI字母表示：,由0.41.2V每0.1V為一級。,(10-20),10.3.1單相半波可控整流電路,一、電阻性負載,1.電路及工作原理,10.3可控整流電路,u20時，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，ILAV在整個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、電阻性負載橋式可控整流電路,T1、T2-晶閘管,D1、D2-二極管,(10-38),u20時的導(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載上的電流、電壓和電阻性負載類似，請自行分析。,(10-44),兩種常用可控整流電路的特點,電路特點,1.該電路只用一只晶閘管，且其上無反向電壓。,2.晶閘管和負載上的電流相同。,(10-45),T1,T2,D1,D2,u2,uL,R,L,電路特點,1.該電路接入電感性負載時，D1、D2便起續(xù)流二極管作用。,2.由于T1的陽極和T2的陰極相連，兩管控制極必須加獨立的觸發(fā)信號。,電路二：,(10-46),帶反電動勢負載的可控整流電路,1.該電路的工作過程。,2.畫出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uEUA+UF=UP時,PN結(jié)反偏，iE很?。?當uEUP時,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),負阻區(qū),uEUP時單結(jié)管導(dǎo)通,(10-50),(10-51),1.UEUP時單結(jié)管導(dǎo)通。,(10-52),10.4.3單結(jié)晶體管振蕩電路,一、振蕩過程分析,(10-53),1.uE=uCUP時，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uCUP時，單結(jié)管導(dǎo)通，uo=UP-UF。然后電容通過R1放電，當放電至ucUV時，單結(jié)管重新關(guān)斷，使uo0。R1上便得到一個脈沖電壓。,R2起溫度補償作用,UP、UV-峰點、谷點電壓,UF-PN結(jié)正向?qū)▔航?(10-55),*二、振蕩周期與脈沖寬度的計算,T振蕩周期；tw脈沖寬度。,設(shè)T1=T-tw,uC上升階段：,t=T1時，uC=UP,(10-56),因為UVUT1時，控制極相對于T2加負脈沖，晶閘管反向?qū)?，電流從T2流向T1。,雙向晶閘管內(nèi)部工作原理的詳細分析，請參閱有關(guān)資料。,(10-91),二、可關(guān)斷晶閘