二極管晶閘管ppt課件

1、第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 1.1 1.1 功率二極管功率二極管 1.2 1.2 晶閘管晶閘管 1.3 1.3 單相相控整流電路單相相控整流電路 1.4 1.4 晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路 習(xí)題及思索題習(xí)題及思索題 第1章 功率二極管、晶閘管 及單相相控整流電路第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 1.1.1 1.1.1 功率二極管的義務(wù)原理功率二極管的義務(wù)原理 功率二極管是以功率二極管是以PNPN結(jié)為根底的，實(shí)際上就是由一個(gè)面積較結(jié)為根底的，實(shí)際上就是由一個(gè)面積較大的大的PNPN結(jié)和兩端引線封裝組成的。功率二極管的構(gòu)造和圖形符結(jié)和兩端引線封裝組成的。功率二極管的構(gòu)

2、造和圖形符號(hào)如圖號(hào)如圖1-11-1所示。所示。 圖 1-1 功率二極管的構(gòu)造和圖形符號(hào) AKAKPN1.1 1.1 功功 率率 二二 極極 管管第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 功率二極管主要有螺栓型和平板型兩種外形， 如圖1-2 所示。 圖 1-2 功率二極管的外形 (a) 螺栓型； (b) 平板型 AKAK(a)(b)第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 功率二極管和電子電路中的二極管義務(wù)原理一樣，即假設(shè)二極管處于正向電壓作用下，那么PN結(jié)導(dǎo)通， 正向管壓降很小； 反之， 假設(shè)二極管處于反向電壓作用下，那么PN結(jié)截止， 僅有極小的可忽略的漏電流流過二極管。經(jīng)實(shí)驗(yàn)丈量可得

3、功率二極管的伏安特性曲線，如圖1-3所示。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 圖1-3 功率二極管的伏安特性曲線 (a) 螺栓型； (b) 平板型 IUF0第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 1 1正向平均電流正向平均電流I F(AV)I F(AV) 功率二極管的正向平均電流功率二極管的正向平均電流I F(AV)I F(AV)是指在規(guī)定的管殼是指在規(guī)定的管殼溫度和散熱條件下允許經(jīng)過的最大工頻半波電流的平均值溫度和散熱條件下允許經(jīng)過的最大工頻半波電流的平均值, , 元元件標(biāo)稱的額定電流就是這個(gè)電流。實(shí)際運(yùn)用中，功率二極管所件標(biāo)稱的額定電流就是這個(gè)電流。實(shí)際運(yùn)用中，功率二極管

4、所流過的最大有效電流為流過的最大有效電流為I I，那么其額定電流普通選擇為，那么其額定電流普通選擇為 57. 1)25 . 1 ()(IIAVF式中的系數(shù)1.52是平安系數(shù)。 1.1.2 1.1.2 功率二極管的主要參數(shù)功率二極管的主要參數(shù)第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 2正向壓降UF 正向壓降UF是指在規(guī)定溫度下，流過某一穩(wěn)定正向電流時(shí)所對應(yīng)的正向壓降。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 3 反向反復(fù)峰值電壓URRM 反向反復(fù)峰值電壓是功率二極管能反復(fù)施加的反向最高電壓， 通常是其雪崩擊穿電壓UB的2/3。普通在選用功率二極管時(shí)， 以其在電路中可以接受的反向峰值電壓

5、的兩倍來選擇反向反復(fù)峰值電壓。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 4反向恢復(fù)時(shí)間反向恢復(fù)時(shí)間trr 反向恢復(fù)時(shí)間是指功率二極管從所施加的反向偏置電流反向恢復(fù)時(shí)間是指功率二極管從所施加的反向偏置電流降至零起到恢復(fù)反向阻斷才干為止的時(shí)間。降至零起到恢復(fù)反向阻斷才干為止的時(shí)間。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 1 整流二極管整流二極管 整流二極管多用于開關(guān)頻率不高的場所，普通開關(guān)頻整流二極管多用于開關(guān)頻率不高的場所，普通開關(guān)頻率在率在1 kHz以下。以下。 整流二極管的特點(diǎn)是電流定額和電壓定整流二極管的特點(diǎn)是電流定額和電壓定額可以到達(dá)很高，普通為幾千安和幾千伏，但反向恢復(fù)時(shí)

6、額可以到達(dá)很高，普通為幾千安和幾千伏，但反向恢復(fù)時(shí)間較長。間較長。 1.1.3 功率二極管的主要類型功率二極管的主要類型第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 2 快速恢復(fù)二極管 快速恢復(fù)二極管的特點(diǎn)是恢復(fù)時(shí)間短，尤其是反向恢復(fù)時(shí)間短，普通在5 s以內(nèi)，可用于要求很小反向恢復(fù)時(shí)間的電路中，如用于與可控開關(guān)配合的高頻電路中。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 3 肖特基二極管 肖特基二極管是以金屬和半導(dǎo)體接觸構(gòu)成的勢壘為根底的二極管，其反向恢復(fù)時(shí)間更短，普通為1040 ns。肖特基二極管在正向恢復(fù)過程中不會(huì)有明顯的電壓過沖，在反向耐壓較低的情況下正向壓降也很小，明顯低于快速恢復(fù)

7、二極管，因此，其開關(guān)損耗和正導(dǎo)游通損耗都很小。肖特基二極管的缺乏是，當(dāng)所接受的反向耐壓提高時(shí)，其正向電壓有較大幅度提高。它適用于較低輸出電壓和要求較低正向管壓降的換流器電路中。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 1.2.1 1.2.1 晶閘管的構(gòu)造晶閘管的構(gòu)造 晶閘管是一種大功率半導(dǎo)體變流器件，晶閘管是一種大功率半導(dǎo)體變流器件， 它具它具有三個(gè)有三個(gè)PNPN結(jié)的四層構(gòu)造，其外形、結(jié)的四層構(gòu)造，其外形、 構(gòu)造和圖形符構(gòu)造和圖形符號(hào)如圖號(hào)如圖1-41-4所示。由最外的所示。由最外的P1P1層和層和N2N2層引出兩個(gè)電層引出兩個(gè)電極，分別為陽極極，分別為陽極A A和陰極和陰極K K，由中

8、間，由中間P2P2層引出的電層引出的電極是門極極是門極G G也稱控制極。也稱控制極。 1.2 1.2 晶晶 閘閘 管管第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 圖 1-4 晶閘管的外形、 構(gòu)造和圖形符號(hào)(a) 外形； (b) 構(gòu)造； (c) 圖形符號(hào) P1N1P2N2GKAJ1J2J3(b)(c)AKG(a)AGKAGK第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 常用的晶閘管有螺栓式和平板式兩種外形，如圖1-4(a)所示。晶閘管在義務(wù)過程中會(huì)因損耗而發(fā)熱，因此必需安裝散熱器。螺栓式晶閘管是靠陽極螺栓擰緊在鋁制散熱器上， 可自然冷卻；平板式晶閘管由兩個(gè)相互絕緣的散熱器夾緊晶閘管，靠冷風(fēng)冷卻

9、。額定電流大于200 A的晶閘管都采用平板式外形構(gòu)造。此外，晶閘管的冷卻方式還有水冷、油冷等。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 我們經(jīng)過圖我們經(jīng)過圖1-51-5所示的電路來闡明晶閘管的義所示的電路來闡明晶閘管的義務(wù)原理。在該電路中，由電源務(wù)原理。在該電路中，由電源EaEa、白熾燈、晶閘管、白熾燈、晶閘管的陽極和陰極組成晶閘管主電路；由電源的陽極和陰極組成晶閘管主電路；由電源EgEg、開關(guān)、開關(guān)S S、晶閘管的門極和陰極組成控制電路、晶閘管的門極和陰極組成控制電路, ,也稱觸發(fā)電也稱觸發(fā)電路。路。 1.2.2 1.2.2 晶閘管的義務(wù)原理晶閘管的義務(wù)原理第1章 功率二極管、晶閘管及

10、單相相控整流電路 圖 1-5 晶閘管導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)電路圖 EaEgSEaEgSEaEgS第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 當(dāng)晶閘管的陽極A接電源Ea的正端，陰極K經(jīng)白熾燈接電源的負(fù)端時(shí)，晶閘管接受正向電壓。當(dāng)控制電路中的開關(guān)S斷開時(shí)，白熾燈不亮，闡明晶閘管不導(dǎo)通。 當(dāng)晶閘管的陽極和陰極接受正向電壓，控制電路中開關(guān)S閉合，使控制極也加正向電壓控制極相對陰極時(shí)，白熾燈亮，闡明晶閘管導(dǎo)通。 當(dāng)晶閘管導(dǎo)通時(shí)，將控制極上的電壓去掉即將開關(guān)S斷開，白熾燈依然亮，闡明一旦晶閘管導(dǎo)通，控制極就失去了控制造用。 當(dāng)晶閘管陽極和陰極間加反向電壓時(shí)，不論控制極加不加電壓，燈都不亮，晶閘管截止?？刂茦O加反向電壓

11、，無論晶閘管主電路加正向電壓還是反向電壓，晶閘管都不導(dǎo)通。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 經(jīng)過上述實(shí)驗(yàn)可知，晶閘管導(dǎo)通必需同時(shí)具備兩個(gè)條件： 1晶閘管主電路加正向電壓。 2晶閘管控制電路加適宜的正向電壓。 為了進(jìn)一步闡明晶閘管的義務(wù)原理，可把晶閘管看成是由一個(gè)PNP型和一個(gè)NPN型晶體管銜接而成的，銜接方式如圖1-6所示。陽極A相當(dāng)于PNP型晶體管V1的發(fā)射極，陰極K相當(dāng)于NPN型晶體管V2的發(fā)射極。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 圖 1-6 晶閘管義務(wù)原理等效電路KIKV2IC2PNPV1IC1NPNIAIGGSECAEAR(b)(a)N2N1P2GP1P2N

12、1KA第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 當(dāng)晶閘管陽極接受正向電壓，控制極也加正向電壓時(shí)， 晶體管V2處于正向偏置，EC產(chǎn)生的控制極電流IG就是2的基極電流IB2，V2的集電極電流IC2 =2 IG 。而IC2 又是晶體管1的基極電流，1的集電極電流IC1=1IC2 =12 IG 1和2分別是1和V2的電流放大系數(shù)。電流IC1又流入V2的基極， 再一次放大。這樣循環(huán)下去，構(gòu)成了猛烈的正反響，使兩個(gè)晶體管很快到達(dá)飽和導(dǎo)通，這就是晶閘管的導(dǎo)經(jīng)過程。導(dǎo)通后， 晶閘管上的壓降很小，電源電壓幾乎全部加在負(fù)載上，晶閘管中流過的電流即負(fù)載電流。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 在晶閘

13、管導(dǎo)通之后，它的導(dǎo)通外形完全依托管子本身的正反響作用來維持， 即使控制極電流消逝，晶閘管仍將處于導(dǎo)通外形。因此， 控制極的作用僅是觸發(fā)晶閘管使其導(dǎo)通，導(dǎo)通之后，控制極就失去了控制造用。 要想關(guān)斷晶閘管， 最根本的方法就是必需將陽極電流減小到使之不能維持正反響的程度，也就是將晶閘管的陽極電流減小到小于維持電流。 可采用的方法有： 將陽極電源斷開； 改動(dòng)晶閘管的陽極電壓的方向， 即在陽極和陰極間加反向電壓。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 晶閘管陽極與陰極間的電壓晶閘管陽極與陰極間的電壓UAUA和陽極電流和陽極電流IAIA的關(guān)系稱為陽極伏安特性，的關(guān)系稱為陽極伏安特性， 正確運(yùn)用晶閘

14、管必需正確運(yùn)用晶閘管必需求了解其伏安特性。求了解其伏安特性。 圖圖1-71-7所示即為晶閘管陽極所示即為晶閘管陽極伏安特性曲線，伏安特性曲線， 包括正向特性第一象限和反包括正向特性第一象限和反向特性第三象限兩部分。向特性第三象限兩部分。 1.2.3 1.2.3 晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 圖圖 1-7 1-7 晶閘管陽極伏安特性曲線晶閘管陽極伏安特性曲線 IA正向?qū)妷杭s1.5 V0IHUDRMUDSMUBO UA UAUROURSMURRM雪崩擊穿 IAIG2 IG1 IG0第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 晶閘管的正向特性又有

15、阻斷外形和導(dǎo)通外形之分。在正向阻斷外形時(shí)， 晶閘管的伏安特性是一組隨門極電流IG的添加而不同的曲線簇。當(dāng)IG =0時(shí)，逐漸增大陽極電壓UA，只需很小的正向漏電流，晶閘管正向阻斷；隨著陽極電壓的添加，當(dāng)?shù)竭_(dá)正向轉(zhuǎn)機(jī)電壓UBO時(shí)，漏電流忽然劇增，晶閘管由正向阻斷突變?yōu)檎龑?dǎo)游通外形。 這種在IG =0時(shí)，依托增大陽極電壓而強(qiáng)迫晶閘管導(dǎo)通的方式稱為“硬開通。多次“硬開通會(huì)使晶閘管損壞，因此通常不允許這樣做。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 隨著門極電流IG的增大，晶閘管的正向轉(zhuǎn)機(jī)電壓UBO迅速下降，當(dāng) IG足夠大時(shí)，晶閘管的正向轉(zhuǎn)機(jī)電壓很小，可以看成與普通二極管一樣，只需加上正向陽極電壓

16、，管子就導(dǎo)通了。 晶閘管正導(dǎo)游通的伏安特性與二極管的正向特性類似，即當(dāng)流過較大的陽極電流時(shí)， 晶閘管的壓降很小。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 UDRM、 URRM正、 反向斷態(tài)反復(fù)峰值電壓； UDSM、URSM正、 反向斷態(tài)不反復(fù)峰值電壓； UBO正向轉(zhuǎn)機(jī)電壓； URO反向擊穿電壓。 晶閘管正導(dǎo)游通后，要使晶閘管恢復(fù)阻斷，只需逐漸減小陽極電流IA，使IA下降到小于維持電流IH維持晶閘管導(dǎo)通的最小電流，那么晶閘管又由正導(dǎo)游通外形變?yōu)檎蜃钄嗤庑巍?圖1-7中各物理量的含義如下： 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 晶閘管的反向特性與普通二極管的反向特性類似。在正常情況

17、下，當(dāng)接受反向陽極電壓時(shí)，晶閘管總是處于阻斷外形，只需很小的反向漏電流流過。當(dāng)反向電壓添加到一定值時(shí)，反向漏電流添加較快，再繼續(xù)增大反向陽極電壓會(huì)導(dǎo)致晶閘管反向擊穿， 呵斥晶閘管永久性損壞，這時(shí)對應(yīng)的電壓為反向擊穿電壓URO。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 1 1 正向反復(fù)峰值電壓正向反復(fù)峰值電壓UDRMUDRM 在控制極斷路和晶閘管正向阻斷的條件下，可反復(fù)加在控制極斷路和晶閘管正向阻斷的條件下，可反復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓稱為正向反復(fù)峰值電壓在晶閘管兩端的正向峰值電壓稱為正向反復(fù)峰值電壓UDRMUDRM。普通規(guī)定此電壓為正向轉(zhuǎn)機(jī)電壓普通規(guī)定此電壓為正向轉(zhuǎn)機(jī)電壓UBOUB

18、O的的80%80%。 2 2反向反復(fù)峰值電壓反向反復(fù)峰值電壓URRMURRM 在控制極斷路時(shí)，可以反復(fù)加在晶閘管兩端的反向在控制極斷路時(shí)，可以反復(fù)加在晶閘管兩端的反向峰值電壓稱為反向反復(fù)峰值電壓峰值電壓稱為反向反復(fù)峰值電壓URRMURRM。此電壓取反向擊穿電。此電壓取反向擊穿電壓壓UROURO的的80%80%。 1.2.4 1.2.4 晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù)第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 3 通態(tài)平均電流IV(AV) 在環(huán)境溫度小于40和規(guī)范散熱及全導(dǎo)通的條件下， 晶閘管可以延續(xù)導(dǎo)通的工頻正弦半波電流平均值稱為通態(tài)平均電流IV(AV)或正向平均電流，通常所說晶閘管是多少

19、安就是指這個(gè)電流。 假設(shè)正弦半波電流的最大值為IM，那么 MMAVVIttdII)(sin210)(額定電流有效值為 2)()(sin21220MMVItdtII第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 然而在實(shí)際運(yùn)用中，流過晶閘管的電流波形外形、波形導(dǎo)通角并不是一定的，各種含有直流分量的電流波形都有一個(gè)電流平均值，也就有一個(gè)電流有效值?，F(xiàn)定義某電流波形的有效值與平均值之比為這個(gè)電流的波形系數(shù)，用Kf表示，即 電流平均值電流有效值fK 根據(jù)上式可求出正弦半波電流的波形系數(shù) 57.12)(AVVVfIIK 這闡明額定電流IV(AV)=100 A的晶閘管，其額定電流有效 值為IV=KfIV(A

20、V)=157 A。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 不同的電流波形有不同的平均值與有效值，波形系數(shù)Kf也不同。在選用晶閘管的時(shí)候，首先要根據(jù)管子的額定電流通態(tài)平均電流求出元件允許流過的最大有效電流。不論流過晶閘管的電流波形如何，只需流過元件的實(shí)際電流最大有效值小于或等于管子的額定有效值，且散熱冷卻在規(guī)定的條件下，管芯的發(fā)熱就能限制在允許范圍內(nèi)。由于晶閘管的電流過載才干比普通電機(jī)、電器要小得多，因此在選用晶閘管額定電流時(shí)，根據(jù)實(shí)際最大的電流計(jì)算后至少要乘以1.52的平安系數(shù)，使其有一定的電流裕量。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 4維持電流IH和掣住電流IL 在室溫且

21、控制極開路時(shí)，維持晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通的最小電流稱為維持電流IH。維持電流大的晶閘管容易關(guān)斷。維持電流與元件容量、結(jié)溫等要素有關(guān)，同一型號(hào)的元件其維持電流也不一樣。通常在晶閘管的銘牌上標(biāo)明了常溫下IH的實(shí)測值。 給晶閘管門極加上觸發(fā)電壓，當(dāng)元件剛從阻斷外形轉(zhuǎn)為導(dǎo)通外形時(shí)就撤除觸發(fā)電壓，此時(shí)元件維持導(dǎo)通所需求的最小陽極電流稱為掣住電流IL。對同一晶閘管來說，掣住電流 IL要比維持電流IH大24倍。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 5 晶閘管的開通與關(guān)斷時(shí)間 1 開通時(shí)間tgt 普通規(guī)定：從門極觸發(fā)電壓前沿的10%到元件陽極電壓下降至10%所需的時(shí)間稱為開通時(shí)間tgt，普通晶閘管的tgt約

22、為6s。開通時(shí)間與觸發(fā)脈沖的陡度大小、結(jié)溫以及主回路中的電感量等有關(guān)。為了縮短開通時(shí)間，常采用實(shí)際觸發(fā)電流比規(guī)定觸發(fā)電流大35倍、前沿陡的窄脈沖來觸發(fā)，稱為強(qiáng)觸發(fā)。另外， 假設(shè)觸發(fā)脈沖不夠?qū)挘чl管就不可以觸發(fā)導(dǎo)通。普通說來， 要求觸發(fā)脈沖的寬度稍大于tgt，以保證晶閘管可靠觸發(fā)。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 2 關(guān)斷時(shí)間tq 晶閘管導(dǎo)通時(shí)，內(nèi)部存在大量的載流子。晶閘管的關(guān)斷過程是： 當(dāng)陽極電流剛好下降到零時(shí)，晶閘管內(nèi)部各PN結(jié)附近依然有大量的載流子未消逝，此時(shí)假設(shè)馬上重新加上正向電壓， 晶閘管仍會(huì)不經(jīng)觸發(fā)而立刻導(dǎo)通，只需再經(jīng)過一定時(shí)間，待元件內(nèi)的載流子經(jīng)過復(fù)合而根本消逝之后

23、，晶閘管才干完全恢復(fù)正向阻斷才干。我們把晶閘管從正向陽極電流下降為零到它恢復(fù)正向阻斷才干所需求的這段時(shí)間稱為關(guān)斷時(shí)間tq。 晶閘管的關(guān)斷時(shí)間與元件結(jié)溫、關(guān)斷前陽極電流的大小以及所加反壓的大小有關(guān)。普通晶閘管的tq約為幾十到幾百微秒。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 6 通態(tài)電流臨界上升率di/dt 門極流入觸發(fā)電流后，晶閘管開場只在接近門極附近的小區(qū)域內(nèi)導(dǎo)通，隨著時(shí)間的推移，導(dǎo)通區(qū)才逐漸擴(kuò)展到PN結(jié)的全部面積。假設(shè)陽極電流上升得太快，那么會(huì)導(dǎo)致門極附近的PN結(jié)因電流密度過大而燒毀，使晶閘管損壞。因此，對晶閘管必需規(guī)定允許的最大通態(tài)電流上升率，稱通態(tài)電流臨界上升率di/dt。 第1

24、章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 7 斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt 晶閘管的結(jié)面積在阻斷外形下相當(dāng)于一個(gè)電容，假設(shè)忽然加一正向陽極電壓， 便會(huì)有一個(gè)充電電流流過結(jié)面，該充電電流流經(jīng)接近陰極的PN結(jié)時(shí)，產(chǎn)生相當(dāng)于觸發(fā)電流的作用，假設(shè)這個(gè)電流過大，將會(huì)使元件誤觸發(fā)導(dǎo)通，因此對晶閘管還必需規(guī)定允許的最大斷態(tài)電壓上升率。我們把在規(guī)定條件下，晶閘管直接從斷態(tài)轉(zhuǎn)換到通態(tài)的最大陽極電壓上升率稱為斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 1 1 晶閘管的型號(hào)晶閘管的型號(hào) 圖 1-8 晶閘管型號(hào)的含義 表示閘流特性普通反向阻斷型(K-快速型 S-雙向型 N-逆導(dǎo)型 G

25、-可關(guān)斷型)額定正向平均電流正、反向重復(fù)峰值電壓等級(jí)(額定電壓)通態(tài)平均電壓組別，共九級(jí)，用字母AI表示0.41.2 V(小于100 A不標(biāo))PK1.2.5 1.2.5 晶閘管的型號(hào)及簡單測試方法晶閘管的型號(hào)及簡單測試方法第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 2晶閘管的簡單測試方法 對于晶閘管的三個(gè)電極，可以用萬用表粗測其好壞。根據(jù)PN結(jié)單導(dǎo)游電原理，用萬用表歐姆擋測試元件的三個(gè)電極之間的阻值，可初步判別管子能否完好。如用萬用表R1 k 擋丈量陽極A和陰極K之間的正、反向電阻都很大，在幾百千歐以上，且正、反向電阻相差很小；用R10或R100擋丈量控制極G和陰極K之間的阻值，其正向電阻應(yīng)

26、小于或接近于反向電阻，這樣的晶閘管是好的。假設(shè)陽極與陰極或陽極與控制極間有短路，陰極與控制極間為短路或斷路，那么晶閘管是壞的。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 3 晶閘管的派生系列 1快速晶閘管 快速晶閘管的外形、符號(hào)、根本構(gòu)造和伏安特性與普通晶閘管一樣，但它專為快速運(yùn)用而設(shè)計(jì)。快速晶閘管的開通與關(guān)斷時(shí)間短，允許的電流上升率高，開關(guān)損耗小，在規(guī)定的頻率范圍內(nèi)可獲得較平直的電流波形。普通晶閘管的關(guān)斷時(shí)間為數(shù)百微秒，快速晶閘管那么為數(shù)十s。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 2 雙向晶閘管 雙向晶閘管可被以為是一對反并聯(lián)銜接的普通晶閘管的集成。圖1-9所示為它的根本構(gòu)造、

27、等效電路及伏安特性。 雙向晶閘管有兩個(gè)主電極V1和2，一個(gè)門極G。門極使器件在主電極的正、反兩個(gè)方向均可觸發(fā)導(dǎo)通，因此雙向晶閘管在第一和第三象限有對稱的伏安特性。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 雙向晶閘管門極加正、負(fù)觸發(fā)脈沖都能使管子觸發(fā)導(dǎo)通， 因此有四種觸發(fā)方式： +、-表示V1、2間加正向電壓時(shí)，正、負(fù)脈沖能觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通；+、-表示1、2間加反向電壓時(shí)，正、負(fù)脈沖能觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通。 圖1-9(c)中注明了兩個(gè)主電極1和2相對的電壓極性，并注明門極G相對主電極2的電壓極性。四種觸發(fā)方式的靈敏度各不一樣， 其中+方式最低，因此在實(shí)際運(yùn)用中只采用(+、 -)與(-、 -)兩組觸

28、發(fā)方式。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 圖 1-9 雙向晶閘管的構(gòu)造及伏安特性(a) 根本構(gòu)造； (b) 等效電路； (c) 伏安特性 PNNPNNNV1V2G(a)(b)V2V1GG(c)UIGV1V2GV1V2IG 00第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 雙向晶閘管與一對反并聯(lián)晶閘管相比是經(jīng)濟(jì)的，并且控制電路比較簡單， 但有以下局限性： 1 雙向晶閘管重新施加du/dt的才干差，這使它難以用于感性負(fù)載。雙向晶閘管在交流電路中運(yùn)用時(shí)，須接受正、 反兩個(gè)半波電流和電壓。它在一個(gè)方導(dǎo)游電雖已終了，但當(dāng)管芯硅片各層中的載流子還沒有回復(fù)到阻斷外形的位置時(shí)就立刻接受反向電壓，

29、這些載流子電流有可以成為晶閘管反向義務(wù)時(shí)的觸發(fā)電流而使之誤導(dǎo)通，呵斥換相失敗。另外，其換相才干隨結(jié)溫升高而有所下降。 2 電路靈敏度比較低。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 3 管子的關(guān)斷時(shí)間tq比較長。 雙向晶閘管常在電阻性負(fù)載電路中用作相位控制，也用作固態(tài)繼電器，有時(shí)還用于電動(dòng)機(jī)控制，其供電頻率通常被限制在工頻附近。就目前的工藝程度而言，雙向晶閘管的電壓和電流定額比普通晶閘管低些。 由于雙向晶閘管通常用在交流電路中，因此不用平均值而用有效值來表示它的額定電流值。以200 A(有效值)雙向晶閘管為例,其峰值電流即為。而由式1-2可知，一個(gè)峰值為283 A的普通晶閘管的平均電流值

30、為283 A/90 A, 所以一個(gè)200 A(有效值)的雙向晶閘管可替代兩個(gè)90 A(平均值)的普通晶閘管。 A2832220第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 1.3.1 1.3.1 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載 1 1 電路的義務(wù)原理電路的義務(wù)原理 電爐、白熾燈等均屬于電阻性負(fù)載。電阻性負(fù)載的特點(diǎn)電爐、白熾燈等均屬于電阻性負(fù)載。電阻性負(fù)載的特點(diǎn)是：是： 負(fù)載兩端的電壓和流過的電流波形一樣，相位一樣。負(fù)載兩端的電壓和流過的電流波形一樣，相位一樣。單相橋式全控整流電路如圖單相橋式全控整流電路如圖1-10(a)1-10(a)所示。電路由四個(gè)晶閘所示。電路由四個(gè)晶閘管和負(fù)載電阻管和負(fù)載電阻RdR

31、d組成。晶閘管組成。晶閘管V1V1和和V3V3組成一對橋臂，組成一對橋臂，V2V2和和V4V4組成另一對橋臂。組成另一對橋臂。 1.3 1.3 單相相控整流電路單相相控整流電路第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 圖 1-10 單相全控橋式整流電路電阻性負(fù)載及其波形電路； (b) 電源電壓； (c) 觸發(fā)脈沖； (d) 輸出電壓； (e) 晶閘管上的電壓； (f) 變壓器副邊電流 Tu2u1i2V2aV1V4V3budidRd(a)0u2t(b)ug0t1t2t(c)ud0tt0uV1,4i20t(d)(e)(f)第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 2 數(shù)值關(guān)系數(shù)值關(guān)系 由圖

32、由圖1-10d所示的負(fù)載上電壓波形可知，所示的負(fù)載上電壓波形可知， 在晶閘管接受在晶閘管接受正向電壓的時(shí)間內(nèi)，改動(dòng)控制極觸發(fā)脈沖的輸入時(shí)辰正向電壓的時(shí)間內(nèi)，改動(dòng)控制極觸發(fā)脈沖的輸入時(shí)辰(即移相即移相)， 負(fù)載上得到的電壓波形就隨之改動(dòng)，這樣就控制了負(fù)載上輸負(fù)載上得到的電壓波形就隨之改動(dòng)，這樣就控制了負(fù)載上輸出電壓的大小。晶閘管在正向電壓下不導(dǎo)通的電角范圍稱為出電壓的大小。晶閘管在正向電壓下不導(dǎo)通的電角范圍稱為控制角，有時(shí)也稱其為移相角，用控制角，有時(shí)也稱其為移相角，用表示；而導(dǎo)電范圍稱為導(dǎo)表示；而導(dǎo)電范圍稱為導(dǎo)通角，用通角，用表示。表示。 由圖由圖1-10可知整流輸出電壓的平均值為可知整流輸出

33、電壓的平均值為 2cos19 . 0)cos1 (2)(sin21222UUttdUUd1-5第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 當(dāng)=0時(shí)，相當(dāng)于不可控橋式整流，此時(shí)輸出電壓最大， 即Ud=0.9U2。當(dāng)=180時(shí)，輸出電壓為零，故晶閘管的可控移相范圍為0180。 整流輸出電壓的有效值為 22sin)()sin2(12220UtdtUU在負(fù)載上，輸出電流的平均值Id和有效值I分別為 2cos19 . 02ddddRURUI2sin212ddRURUI第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 負(fù)載電流的波形系數(shù)為)cos1 ( 1)(22sindfIIK 由于晶閘管V1、V4和V2

34、、V3在電路中是輪番導(dǎo)通的，因此流過每個(gè)晶閘管的平均電流只需負(fù)載上平均電流的一半， 即 2cos145. 0212dddVRUII第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 流過晶閘管的電流有效值為IRUtdRtUIddV212sin212)(sin221222 在選擇晶閘管以及導(dǎo)線截面積時(shí)， 要思索發(fā)熱問題， 應(yīng)根據(jù)電流的有效值進(jìn)展計(jì)算。 在一個(gè)周期內(nèi)電源經(jīng)過變壓器TR兩次向負(fù)載提供能量，因此負(fù)載電流有效值I與變壓器次級(jí)電流有效值I2一樣，那么電路的功率因數(shù)可以按下式計(jì)算：22sincos222UUIUUISP第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 例例1-1 如圖如圖1-10(a)

35、所示單相全控橋式整流電路，所示單相全控橋式整流電路，Rd=4 ， 要求要求Id在在025 A之間變化，求：之間變化，求： 1 整流變壓器整流變壓器TR的變比不思索裕量；的變比不思索裕量； 2 銜接導(dǎo)線的截面積取允許電流密度銜接導(dǎo)線的截面積取允許電流密度J=6 A/mm2； 3 選擇晶閘管的型號(hào)思索選擇晶閘管的型號(hào)思索2倍的裕量；倍的裕量； 4 在不思索損耗的情況下，在不思索損耗的情況下， 選擇整流變壓器的容量；選擇整流變壓器的容量； 5 計(jì)算負(fù)載電阻的功率；計(jì)算負(fù)載電阻的功率； 6 計(jì)算電路的最大功率因數(shù)。計(jì)算電路的最大功率因數(shù)。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 解解 1 1 負(fù)

36、載上的最大平均電壓為負(fù)載上的最大平均電壓為Udmax=IdmaxRd=254=100V 又由于 ， 當(dāng)=0時(shí)，Ud最大，即Udmax=0.9U2， 所以有2cos19 . 02UUdVUUd1119 . 01009 . 0max2所以變壓器的變比211122021UUK第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 2 由于=0時(shí)，id的波形系數(shù)為11. 142)cos1 (2)(22sin2fK所以負(fù)載電流有效值為AIKIdf75.272511. 1選擇導(dǎo)線截面積為26 . 4675.27mmJIS選BU70銅線。第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 3 思索到每個(gè)晶閘管電流的有效值

37、， 那么晶閘管的額定電流為2/IIVAIIVAVV5 .1257. 1275.2757. 1)(思索2倍裕量，取IV(AV)為30A。 晶閘管接受的最高電壓 ，思索2倍裕量，取400 V，選擇KP30-4晶閘管。 VUUVM157111222第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 4 在不思索損耗的情況下， 整流變壓器的容量為S=U2I2=U2I=11127.75=3.08 kVA 5 負(fù)載電阻耗費(fèi)的功率為PR=I2Rd=27.7524=3.08 kVA6 電路的最大功率因數(shù)由式(1-12)可知為22sincos當(dāng)=0時(shí)，cos=1。第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 1 1

38、單相全控橋式整流電路單相全控橋式整流電路 在消費(fèi)實(shí)踐中，除了電阻性負(fù)載外，最常見的負(fù)載還在消費(fèi)實(shí)踐中，除了電阻性負(fù)載外，最常見的負(fù)載還有電感性負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組，整流電路中串入的有電感性負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組，整流電路中串入的濾波電抗器等。為了便于分析和計(jì)算，在電路圖中將電阻濾波電抗器等。為了便于分析和計(jì)算，在電路圖中將電阻和電感分開表示。和電感分開表示。 當(dāng)整流電路帶電感性負(fù)載時(shí)，整流義務(wù)的物理過程和當(dāng)整流電路帶電感性負(fù)載時(shí)，整流義務(wù)的物理過程和電壓、電流波形都與帶電阻性負(fù)載時(shí)不同。由于電感對電電壓、電流波形都與帶電阻性負(fù)載時(shí)不同。由于電感對電流的變化有妨礙作用，即電感元件中的電流不

39、能突變，當(dāng)流的變化有妨礙作用，即電感元件中的電流不能突變，當(dāng)電流變化時(shí)電感要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢而妨礙其變化，所以，電流變化時(shí)電感要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢而妨礙其變化，所以，電路電流的變化總是滯后于電壓的變化。電路電流的變化總是滯后于電壓的變化。1.3.2 1.3.2 大電感負(fù)載大電感負(fù)載第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 圖 1-11 單相全控橋式整流電路電感性負(fù)載及其波形電路； (b) 電源電壓； (c) 觸發(fā)脈沖； (d) 輸出電壓； (e) 輸出電流； (f) 晶閘管V -1 , V -4上的電流； (g) 晶閘管V -2 , V -3上的電流； (h) 變壓器副邊電流； (i) 晶閘管V

40、 -1 , V -4上的電壓Tu2u1i2V2V1V4V3udidR(a)(b)(c)(d)(e)(f)L(g)(h)(i)u20tug0t1t2tud0t0idtiV1,40iV2,30tti20uV1,40tt第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 負(fù)載電流延續(xù)時(shí)，整流電壓平均值可按下式計(jì)算： cos9 . 0cos22)(sin21222UUttdUUd 輸出電流波形因電感很大，平波效果很好而呈一條程度線。 兩組晶閘管輪番導(dǎo)電，一個(gè)周期中各導(dǎo)電180， 且與無關(guān)， 變壓器二次繞組中電流i2的波形是對稱的正、負(fù)方波。負(fù)載電流的平均值Id和有效值I相等，其波形系數(shù)為1。在這種情況下：

41、當(dāng)=0時(shí)，Ud=0.9U2； 當(dāng)=90時(shí)，Ud=0，其移相范圍為90。 晶閘管接受的最大正、反向電壓都是。 2第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 流過每個(gè)晶閘管的電流平均值和有效值分別為dddVVdddVdVIIIIIIII22222122 很明顯，單相全控橋式整流電路具有輸出電流脈動(dòng)小、功率因數(shù)高和變壓器利用率高等特點(diǎn)。 然而值得留意的是，在大電感負(fù)載情況下，當(dāng)控制角接近/2時(shí)，輸出電壓的平均值接近于零，負(fù)載上的電壓太小，且理想的大電感負(fù)載是不存在的， 故實(shí)際電流波形不可以是一條直線， 而且在=/2之前電流就會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)。電感量越小，電流開場斷續(xù)的值就越小。 第1章 功率二極管、晶閘

42、管及單相相控整流電路 2 2 單相半控橋式整流電路單相半控橋式整流電路圖 1-12 單相半控橋式整流電路帶大電感負(fù)載時(shí)的電壓、 電流波形(a) 電路； (b) 波形Tu2u1i2V2V1VD1udidR(a)(b)LiV1VD2iV D1u20ud0id0iV10iV20iVD20iVD10i20uVD10ttttttttt第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 當(dāng)u2的正半周、控制角為時(shí)，觸發(fā)晶閘管V1，那么V1和VD2因接受正向電壓而導(dǎo)通。當(dāng)u2下降到零并開場變負(fù)時(shí)， 由于電感的作用，它將產(chǎn)生一感應(yīng)電勢使V1繼續(xù)導(dǎo)通。但此時(shí)VD1已接受正向電壓正偏導(dǎo)通，而VD2反偏截止，負(fù)載電流id

43、經(jīng)VD1 、 V1流通。此時(shí)整流橋輸出電壓為V1和VD1的正向壓降， 接近于零，所以整流輸出電壓ud沒有負(fù)半周，這種景象我們把它叫做自然續(xù)流。 在這一點(diǎn)上， 半控橋和全控橋是不同的。第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 u2的負(fù)半周具有與正半周類似的情況，控制角為時(shí)觸發(fā)V2，V2、VD1導(dǎo)通，u2過零變正時(shí)經(jīng)VD2、V2自然續(xù)流。 綜上所述，單相半控橋式整流電路帶大電感負(fù)載時(shí)的義務(wù)特點(diǎn)是：晶閘管在觸發(fā)時(shí)辰換流，二極管那么在電源電壓過零時(shí)換流；由于自然續(xù)流的作用，整流輸出電壓ud的波形與全控橋式整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)一樣，的移相范圍為0180，ud 、Id的計(jì)算公式和全控橋帶電阻性負(fù)載時(shí)

44、一樣； 流過晶閘管和二極管的電流都是寬度為180的方波且與無關(guān)，交流側(cè)電流為正、 負(fù)對稱的交變方波。上述各波形如圖1-12(b)所示。第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 單相半控橋式整流電路帶大電感性負(fù)載時(shí)，雖本身有自然續(xù)流的才干，似乎不需求另接續(xù)流二極管。但在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中， 當(dāng)忽然把控制角增大到180以上或忽然切斷觸發(fā)電路時(shí)， 會(huì)發(fā)生正在導(dǎo)通的晶閘管不斷導(dǎo)通，兩個(gè)二極管輪番導(dǎo)通的景象。此時(shí)觸發(fā)信號(hào)對輸出電壓失去了控制造用，我們把這種景象稱為失控。 失控景象在運(yùn)用中是不允許的，為消除失控，帶電感性負(fù)載的半控橋式整流電路還需另接續(xù)流二極管VD， 如圖1-13(a)所示。 第1章 功率二極

45、管、晶閘管及單相相控整流電路 圖 1-13 單相半控橋式整流電路帶大電感負(fù)載接續(xù)流二極管時(shí)的波形(a) 電路； (b) 波形(a)Tu2u1i2V2V1VD1udidRLiV1VD2iVD1VD(b)u2200ud0iV10iV20iVD10iVD2i20id0iVD0ttttttttt第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 根據(jù)以上分析， 可求出輸出電壓平均值為2cos19 . 0)cos1 (2)(sin21222UUttdUUd(1-16)其輸出電壓有效值為22sin)(sin21222UtdtUU第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 在控制角為時(shí)，每個(gè)晶閘管一周內(nèi)的導(dǎo)通角

46、為V=-，續(xù)流管的流通角為VD=2，那么流過晶閘管的電流平均值和有效值分別為ddVVddVdVIIIIII2222流經(jīng)續(xù)流二極管的電流平均值和有效值分別為ddVDVDddVDdVDIIIIII22第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 1.4.1 對觸發(fā)電路的要求對觸發(fā)電路的要求 晶閘管的型號(hào)很多，其運(yùn)用電路種類也很多，不同的晶閘管的型號(hào)很多，其運(yùn)用電路種類也很多，不同的晶閘管型號(hào)、不同的晶閘管運(yùn)用電路對觸發(fā)信號(hào)都會(huì)有不晶閘管型號(hào)、不同的晶閘管運(yùn)用電路對觸發(fā)信號(hào)都會(huì)有不同的詳細(xì)要求。歸納起來，同的詳細(xì)要求。歸納起來， 晶閘管觸發(fā)主要有移相觸發(fā)、晶閘管觸發(fā)主要有移相觸發(fā)、過零觸發(fā)和脈沖列調(diào)

47、制觸發(fā)等。不論是哪種觸發(fā)電路，過零觸發(fā)和脈沖列調(diào)制觸發(fā)等。不論是哪種觸發(fā)電路， 對對它產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖都有如下要求：它產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖都有如下要求： 1觸發(fā)信號(hào)可為直流、交流或脈沖電壓。由于晶閘管觸發(fā)信號(hào)可為直流、交流或脈沖電壓。由于晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通后，門極觸發(fā)信號(hào)即失去控制造用，為了減小門觸發(fā)導(dǎo)通后，門極觸發(fā)信號(hào)即失去控制造用，為了減小門極的損耗，普通不采用直流或交流信號(hào)觸發(fā)晶閘管，而廣極的損耗，普通不采用直流或交流信號(hào)觸發(fā)晶閘管，而廣泛采用脈沖觸發(fā)信號(hào)。泛采用脈沖觸發(fā)信號(hào)。 1.4 1.4 晶閘管觸發(fā)電路晶閘管觸發(fā)電路第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 2 觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率。觸發(fā)

48、脈沖的電壓和電流應(yīng)大于晶閘管要求的數(shù)值，并留有一定的裕量。觸發(fā)功率的大小是決議晶閘管元件能否可靠觸發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵目的。由于晶閘管元件門極參數(shù)的分散性很大，隨溫度的變化也大，為使一切合格的元件均能可靠觸發(fā)，可參考元件出廠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或產(chǎn)品目錄來設(shè)計(jì)觸發(fā)電路的輸出電壓和電流值。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 (3 觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿盡可以陡， 以使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽極電流能迅速上升超越掣住電流而維持導(dǎo)通。普通晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間約為6s，故觸發(fā)脈沖的寬度至少應(yīng)有6s以上。對于電感性負(fù)載，由于電感會(huì)抵抗電流上升，因此觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)更大一些，通常為0.51 ms。此外，某些

49、詳細(xì)的電路對觸發(fā)脈沖的寬度會(huì)有一定的要求，如后續(xù)將要討論的三相全控橋等電路的觸發(fā)脈沖寬度要求大于60或采用雙窄脈沖。 為了快速可靠地觸發(fā)大功率晶閘管，常在觸發(fā)脈沖的前沿疊加上一個(gè)強(qiáng)觸發(fā)脈沖，其波形如圖1-14所示。強(qiáng)觸發(fā)電流的幅值igm可達(dá)最大觸發(fā)電流的5倍，前沿t1約幾微秒。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 tt10igmig圖1-14 強(qiáng)觸發(fā)電流波形第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 4 觸發(fā)脈沖必需與晶閘管的陽極電壓同步，脈沖移相范圍必需滿足電路要求。為保證控制的規(guī)律性，要求晶閘管在每個(gè)陽極電壓周期都必需在一樣的控制角觸發(fā)導(dǎo)通，這就要求觸發(fā)脈沖的頻率與陽極電壓的頻

50、率一致，且觸發(fā)脈沖的前沿與陽極電壓應(yīng)堅(jiān)持固定的相位關(guān)系，這叫做觸發(fā)脈沖與陽極電壓同步。不同的電路或者一樣的電路在不同負(fù)載、不同用途時(shí)，要求的變化范圍移相范圍亦即觸發(fā)脈沖前沿與陽極電壓的相位變化范圍不同， 所用觸發(fā)電路的脈沖移相范圍必需能滿足實(shí)際的需求。第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 單結(jié)晶體管也稱為雙基極二極管，它有一個(gè)發(fā)射極和兩個(gè)單結(jié)晶體管也稱為雙基極二極管，它有一個(gè)發(fā)射極和兩個(gè)基極基極, , 外形和普通三極管類似。外形和普通三極管類似。 單結(jié)晶體管的構(gòu)造是在一塊單結(jié)晶體管的構(gòu)造是在一塊高電阻率的高電阻率的N N型半導(dǎo)體基片上引出兩個(gè)歐姆接觸的電極：第一型半導(dǎo)體基片上引出兩個(gè)歐

51、姆接觸的電極：第一基極基極B1B1和第二基極和第二基極B2B2；在兩個(gè)基極間接近；在兩個(gè)基極間接近B2B2處，用合金法或分處，用合金法或分散法滲入散法滲入P P型雜質(zhì)，引出發(fā)射極型雜質(zhì)，引出發(fā)射極E E。單結(jié)晶體管共有上述三個(gè)電。單結(jié)晶體管共有上述三個(gè)電極，極， 其構(gòu)造表示圖和電氣符號(hào)如圖其構(gòu)造表示圖和電氣符號(hào)如圖1-151-15所示。所示。B2 B2 、B1B1間參與間參與正向電壓后，正向電壓后， 發(fā)射極發(fā)射極E E、 基極基極B1B1間呈高阻特性。間呈高阻特性。 但是當(dāng)?shù)钱?dāng)E E的的電位到達(dá)電位到達(dá)B2 B2 、B1B1間電壓的某一比值例如間電壓的某一比值例如59%59%時(shí)，時(shí)，E E、

52、 B1B1間間立刻變成低電阻，這是單結(jié)晶體管最根本的特點(diǎn)。立刻變成低電阻，這是單結(jié)晶體管最根本的特點(diǎn)。 1.4.2 1.4.2 單結(jié)晶體管的構(gòu)造和特性單結(jié)晶體管的構(gòu)造和特性第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 圖 1-15 單結(jié)晶體管的構(gòu)造表示圖和電氣符號(hào)發(fā)射極E歐姆接觸電阻B2第二基極B1第一基極EB2B1第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 圖1-16所示為單結(jié)晶體管特性實(shí)驗(yàn)電路及其等效電路。將單結(jié)晶體管等效成一個(gè)二極管和兩個(gè)電阻RB1、RB2組成的等效電路，那么當(dāng)基極上加電壓UBB時(shí)，RB1上分得的電壓為BBBBBBBBBBBBAUURRURRRU1211 式中， 為分壓

53、比，是單結(jié)晶體管的主要參數(shù)，普通為0.50.9。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 圖 1-16 單結(jié)晶體管特性實(shí)驗(yàn)電路及其等效電路(a) 特性實(shí)驗(yàn)電路； (b) 等效電路UBBB1B2ARB2RB1EREIERPUBBB1B2ERERP第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 下面分析單結(jié)晶體管的義務(wù)情況。 調(diào)理RP，使UE從零逐漸添加。當(dāng)UE UBB時(shí)，單結(jié)晶體管PN結(jié)處于反向偏置外形，只需很小的反向漏電流。當(dāng)發(fā)射極電位UE比UBB高出一個(gè)二極管的管壓降UVD時(shí)，單結(jié)晶體管開場導(dǎo)通，這個(gè)電壓稱為峰點(diǎn)電壓Up，故Up =UBB+ UVD, 此時(shí)的發(fā)射極電流稱為峰點(diǎn)電流Ip,

54、Ip是單結(jié)晶體管導(dǎo)通所需的最小電流。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 圖 1-17 單結(jié)晶體管發(fā)射極伏安特性曲線PVUpIpUvIvIE0UE第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 當(dāng)IE增大至一定程度時(shí)，載流子的濃度使注入空穴遇到阻力， 即電壓下降到最低點(diǎn)，這一景象稱為飽和。欲使IE繼續(xù)增大，必需增大電壓UE。由負(fù)阻區(qū)轉(zhuǎn)化到飽和區(qū)的轉(zhuǎn)機(jī)點(diǎn)V稱為谷點(diǎn)。與谷點(diǎn)對應(yīng)的電壓和電流分別稱為谷點(diǎn)電壓Uv和谷點(diǎn)電流Iv。谷點(diǎn)電壓是維持單結(jié)晶體管導(dǎo)通的最小電壓，一旦UE小于Uv ，那么單結(jié)晶體管將由導(dǎo)通轉(zhuǎn)化為截止。 第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 綜上所述， 單結(jié)晶體管具有

55、以下特點(diǎn)： 1 當(dāng)發(fā)射極電壓等于峰點(diǎn)電壓Up時(shí)，單結(jié)晶體管導(dǎo)通。 導(dǎo)通之后，當(dāng)發(fā)射極電壓小于谷點(diǎn)電壓Uv時(shí)，單結(jié)晶體管就恢復(fù)截止。 2 單結(jié)晶體管的峰點(diǎn)電壓Up與外加固定電壓及其分壓比有關(guān)。 3 不同單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電壓Uv和谷點(diǎn)電流Iv都不一樣。 谷點(diǎn)電壓大約在25 V之間。在觸發(fā)電路中，常選用稍大一些，Uv低一些和Iv大一些的單結(jié)晶體管，以增大輸出脈沖幅度和移相范圍。第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 圖 1-18 單結(jié)晶體管自激振蕩電路及其波形(a) 電路； (b) 波形R2R1RECEuR100uCUpUvttuR1(a)(b)uC1.4.3 1.4.3 單結(jié)晶體管的自激振蕩

56、電路單結(jié)晶體管的自激振蕩電路第1章 功率二極管、晶閘管及單相相控整流電路 設(shè)電源未接通時(shí)，電容C上的電壓為零。電源接通后，C經(jīng)電阻RE充電，電容兩端的電壓uC逐漸升高，當(dāng)uC到達(dá)單結(jié)晶體管的峰點(diǎn)電壓Up時(shí)，單結(jié)晶體管導(dǎo)通，電容經(jīng)單結(jié)晶體管的發(fā)射極、電阻RB1向電阻R1放電, 在R1上輸出一個(gè)脈沖電壓。 當(dāng)電容放電至uC=Uv并趨向更低時(shí)，單結(jié)晶體管截止， R1上的脈沖電壓終了。之后電容從Uv值又開場充電，充電到Up時(shí)，單結(jié)晶體管又導(dǎo)通，此過程不斷反復(fù)下去，在R1上就得到一系列的脈沖電壓。由于C的放電時(shí)間常數(shù)1= R1 +RB1C, 遠(yuǎn)小于充電時(shí)間常數(shù)2=REC，故脈沖電壓為鋸齒波。uC和u R1的波形如圖1-18所示。改動(dòng)RE的大小，可改動(dòng)C的充電速度，從而改動(dòng)電路的