晶閘管的基本特性課件

1.靜態(tài)特性━晶閘管的伏安特性圖1-8晶閘管的伏安特性IG2>IG1>IG1.3.2

晶閘管的基本特性1.靜態(tài)特性━晶閘管的圖1-8晶閘管的伏安特性1.1PowerElectronics1.3.2晶閘管的基本特性

（靜態(tài)、動態(tài)、）1.靜態(tài)特性承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導(dǎo)通。承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通。晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用。要使晶閘管關(guān)斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。PowerElectronics1.3.2晶閘管的基本特性21)正向特性(第I象限)

?正向阻斷狀態(tài)

IG=0時，晶閘管兩端受正向電壓→只有很小的正向漏電流流過.晶閘管的伏安特性1.3.2晶閘管的基本特性IG2>IG1>IG正向電壓超過臨界極限━正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo→則漏電流急劇增大→器件開通。1)正向特性(第I象限)晶閘管的伏安特性1.3.2晶閘3隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。導(dǎo)通后的晶閘管特性和二極管的正向特性相仿。晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。1.3.2晶閘管的基本特性?正向?qū)▽?dǎo)通期間，如果門極電流為零，并且陽極電流降至接近于零的某一數(shù)值IH以下，則晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài)。IH稱為維持電流。?維持電流IH隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。1.3.2晶閘管42)

反向特性(第III象限)晶閘管的伏安特性1.3.2晶閘管的基本特性晶閘管受反向電壓時，伏安特性類似二極管的反向特性。2)反向特性(第III象限)晶閘管的伏安特性1.3.251.3.2晶閘管的基本特性晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時→極小的反相漏電流流過。當(dāng)反向電壓超過一定限度(達到反向擊穿電壓),外電路如無限制措施→則反向漏電流急劇增加→導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。?反向阻斷?反向擊穿1.3.2晶閘管的基本特性晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時→極小的62.動態(tài)特性晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形1.3.2

晶閘管的基本特性2.動態(tài)特性晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形1.3.2晶閘管的7晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形1.3.2

晶閘管的基本特性1)開通過程①延遲時間td②上升時間tr

trrtgrtdtr門極電流階躍時刻開始,到陽極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的10%的時間。陽極電流從10%上升到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時間。晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形1.3.2晶閘管的基本特性1)8c)開通時間tgt

tgt=td+tr（1-6）普通晶閘管延遲時為0.5~1.5s，上升時間為0.5~3s。c)開通時間tgt9trrtgrtdtrtrrtgrtdtr102)關(guān)斷過程①

反向阻斷恢復(fù)時間trr

晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形1.3.2晶閘管的基本特性②正向阻斷恢復(fù)時間tgr正向電流降為零到反向恢復(fù)電流衰減至接近于零的時間晶閘管要恢復(fù)其對正向電壓的阻斷能力所需要的一段時間trrtgr2)關(guān)斷過程晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形1.3.2晶11trrtgrtrrtgr12?實際應(yīng)用中，應(yīng)對晶閘管施加足夠長時間的反向電壓，使晶閘管充分恢復(fù)其對正向電壓的阻斷能力，電路才能可靠工作。③關(guān)斷時間tqtq=trr+tgr④

兩點注意事項?在正向阻斷恢復(fù)時間內(nèi)如果重新對晶閘管施加正向電壓，晶閘管會重新正向?qū)?。普通晶閘管的關(guān)斷時間約幾百微秒?實際應(yīng)用中，應(yīng)對晶閘管施加足夠長時間的反向電壓，使晶閘13(1).保證可靠觸發(fā)的門極電流、電壓應(yīng)位于可靠觸發(fā)區(qū)(2).保證晶閘管可靠關(guān)斷的門極電流、電壓應(yīng)位于不觸發(fā)區(qū)或加反偏電壓(3).晶閘管正偏電壓一般不大于10v,反偏電壓不大于5v。3門極伏安特性（PN結(jié)特性）(1).保證可靠觸發(fā)的門極電流、電壓應(yīng)位于可靠觸發(fā)區(qū)3門極141.3.3晶閘管的主要參數(shù)晶閘管承受此電壓時不自動開通也不反向擊穿。晶閘管額定電壓的選擇應(yīng)為實際承受電壓的2~3倍。所留裕量用于防止電路中可能出現(xiàn)的操作過電壓１額定電壓UDRM規(guī)定：在環(huán)境溫度為40C和規(guī)定的冷卻條件下，帶電阻性負(fù)載的單相工頻半波整流電路中，管子全導(dǎo)通（C）而穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定值所允許的最大電流平均值。2額定電流IT（AV）平均值1.3.3晶閘管的主要參數(shù)晶閘管承受此電壓時不自動開通也不反15IT(AV)晶閘管電流發(fā)熱量有效值平均值IT(AV)晶閘管電流發(fā)熱量有效值平均值16管子額定電流的選擇：(1)按電流有效值相等的原則選擇晶閘管(2)留裕量，取1.5-2倍后取整(3)額定電流等級：50A以下-1、5、10、20、30、40、50A；100~1000A-100、200、300、400、500、600、800、1000A。管子額定電流的選擇：173門極觸發(fā)電流IGT/觸發(fā)電壓UGT例：ＫＰ５ＩGD＝0.4mA.UGD=0.3v,ＩＧT=5~70mA,VGT3.5v,UGFM=10V,UGRM=5v,PG(AV)=0.5w參數(shù)受溫度影響大3門極觸發(fā)電流IGT/觸發(fā)電壓UGT例：ＫＰ５18從減小損耗和發(fā)熱的情況出發(fā)，ＵＴ（ＡＶ）越小越好，一般為1.5v。4通態(tài)平均壓降（管壓降）ＵＴ（ＡＶ）ＩＨ：維持管子繼續(xù)導(dǎo)通的最小電流。ＩＬ：觸發(fā)管子導(dǎo)通后，去除觸發(fā)信號時陽極電流必須達到的最小值。5維持電流與掣住電流ＩＨ／ＩＬ從減小損耗和發(fā)熱的情況出發(fā)，ＵＴ（ＡＶ）越小越好，4通態(tài)19普通晶閘管ton約6us,快速晶閘管ton約1us。普通晶閘管toff數(shù)十～數(shù)百us,快速晶閘管toff約10us開通較關(guān)斷時間短工頻電路可不考慮開關(guān)時間（２）斷態(tài)電壓臨界上升率dv/dt及通態(tài)電流臨界上升率di/dt由于結(jié)電容效應(yīng)，dv/dt太大可能引起誤導(dǎo)通dv/dt分級：Ａ(最低級)：２５v/usG(最高級)：1000v/us（１）開通時間ton與關(guān)斷時間toff6動態(tài)參數(shù)普通晶閘管ton約6us,快速晶閘管ton約1us。（１）20di/dt太大將導(dǎo)致器件局部過熱損壞門極在芯片側(cè)部(螺栓型）門極在芯片中部（平板型）di/dt太大將導(dǎo)致器件局部過熱損壞門極在芯片側(cè)部(螺栓型）217額定結(jié)溫Ｔjm結(jié)溫開通損耗通態(tài)損耗關(guān)斷損耗斷態(tài)損耗門極損耗7額定結(jié)溫Ｔjm結(jié)溫開通損耗22例:KP200-8B表示額定電流200A/額定電壓800V/管壓降0.4v~0.5v的普通晶閘管ＰＫ管壓降等級額定電壓等級額定電流Ｐ普通型Ｋ快開型Ｎ逆導(dǎo)型Ｇ可關(guān)斷型Ｓ雙向型8型號例:KP200-8B表示額定電流200A/額定電壓ＰＫ管壓23本章思考題1.晶閘管是硅晶體閘流管的簡稱，常用的除螺栓式以外還有？2.晶閘管象二極管一樣具有可控的什么特性？3.為了保證晶閘管可靠與迅速關(guān)斷，通常在管子陽極電壓下降為零之后，在門極采取什么措施？4.型號為KP10-1000晶閘管的額定容量是多少？5.如何選擇晶閘管的容量？6.在分析了晶閘管的主要參數(shù)后，你使用晶閘管時應(yīng)注意什么？本章思考題1.晶閘管是硅晶體閘流管的簡稱，常用的除螺栓式以外241.雙向晶閘管（TriodeACSwitch——TRIAC或Bidirectionaltriodethyristor）圖1-10雙向晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性a)電氣圖形符號b)伏安特性晶閘管的派生器件1.3.41）電路符號與特性a)b)T1T2GGT1T2GIⅠⅢIG=01.雙向晶閘管（TriodeACSwitch——TRI25?有兩個主電極T1和T2，一個門極G。?正反兩方向均可觸發(fā)導(dǎo)通→雙向晶閘管在第Ｉ和第III象限有對稱的伏安特性。?應(yīng)用：交流調(diào)壓電路、固態(tài)繼電器（SSR）和交流電機調(diào)速等領(lǐng)域。?額定電流不用平均值而用有效值來表示（因為用在交流電路中）。?

可認(rèn)為是一對反并聯(lián)聯(lián)接的普通晶閘管的集成。2）特點說明：比用一對反并聯(lián)晶閘管經(jīng)濟，且控制電路簡單，?有兩個主電極T1和T2，一個門極G。?正反兩方向均262.光控晶閘管（LightTriggeredThyristor—LTT）圖1-12光控晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性a)電氣圖形符號b)伏安特性晶閘管的派生器件1.3.4a)b)1)電路符號和特性AKG2.光控晶閘管（LightTriggeredThyri27?利用一定波長的光照信號觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管→又稱光觸發(fā)晶閘管.?小功率光控晶閘管只有陽極和陰極兩個端子.?大功率光控晶閘管則還帶有光纜，光纜上裝有作為觸發(fā)光源的發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器.?光觸發(fā)→主電路與控制電路絕緣，抗電磁干擾.2)特點?應(yīng)用:高壓大功率的場合，如高壓直流輸電,高壓核聚變裝置.?利用一定波長的光照信號觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘?小功率光控晶閘管281型號KP-100-3（ITav=100A,額定電壓300V）的晶閘管，維持電流IH=4mA,使用在以下電路中是否合適(通過計算確定)？2教材P42.題3.,題4.作業(yè)3作業(yè)要求1型號KP-100-3（ITav=100A,額定電壓291.靜態(tài)特性━晶閘管的伏安特性圖1-8晶閘管的伏安特性IG2>IG1>IG1.3.2

晶閘管的基本特性1.靜態(tài)特性━晶閘管的圖1-8晶閘管的伏安特性1.30PowerElectronics1.3.2晶閘管的基本特性

（靜態(tài)、動態(tài)、）1.靜態(tài)特性承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導(dǎo)通。承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通。晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用。要使晶閘管關(guān)斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。PowerElectronics1.3.2晶閘管的基本特性311)正向特性(第I象限)

?正向阻斷狀態(tài)

IG=0時，晶閘管兩端受正向電壓→只有很小的正向漏電流流過.晶閘管的伏安特性1.3.2晶閘管的基本特性IG2>IG1>IG正向電壓超過臨界極限━正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo→則漏電流急劇增大→器件開通。1)正向特性(第I象限)晶閘管的伏安特性1.3.2晶閘32隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。導(dǎo)通后的晶閘管特性和二極管的正向特性相仿。晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。1.3.2晶閘管的基本特性?正向?qū)▽?dǎo)通期間，如果門極電流為零，并且陽極電流降至接近于零的某一數(shù)值IH以下，則晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài)。IH稱為維持電流。?維持電流IH隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。1.3.2晶閘管332)

反向特性(第III象限)晶閘管的伏安特性1.3.2晶閘管的基本特性晶閘管受反向電壓時，伏安特性類似二極管的反向特性。2)反向特性(第III象限)晶閘管的伏安特性1.3.2341.3.2晶閘管的基本特性晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時→極小的反相漏電流流過。當(dāng)反向電壓超過一定限度(達到反向擊穿電壓),外電路如無限制措施→則反向漏電流急劇增加→導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。?反向阻斷?反向擊穿1.3.2晶閘管的基本特性晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時→極小的352.動態(tài)特性晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形1.3.2

晶閘管的基本特性2.動態(tài)特性晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形1.3.2晶閘管的36晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形1.3.2

晶閘管的基本特性1)開通過程①延遲時間td②上升時間tr

trrtgrtdtr門極電流階躍時刻開始,到陽極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的10%的時間。陽極電流從10%上升到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時間。晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形1.3.2晶閘管的基本特性1)37c)開通時間tgt

tgt=td+tr（1-6）普通晶閘管延遲時為0.5~1.5s，上升時間為0.5~3s。c)開通時間tgt38trrtgrtdtrtrrtgrtdtr392)關(guān)斷過程①

反向阻斷恢復(fù)時間trr

晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形1.3.2晶閘管的基本特性②正向阻斷恢復(fù)時間tgr正向電流降為零到反向恢復(fù)電流衰減至接近于零的時間晶閘管要恢復(fù)其對正向電壓的阻斷能力所需要的一段時間trrtgr2)關(guān)斷過程晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形1.3.2晶40trrtgrtrrtgr41?實際應(yīng)用中，應(yīng)對晶閘管施加足夠長時間的反向電壓，使晶閘管充分恢復(fù)其對正向電壓的阻斷能力，電路才能可靠工作。③關(guān)斷時間tqtq=trr+tgr④

兩點注意事項?在正向阻斷恢復(fù)時間內(nèi)如果重新對晶閘管施加正向電壓，晶閘管會重新正向?qū)?。普通晶閘管的關(guān)斷時間約幾百微秒?實際應(yīng)用中，應(yīng)對晶閘管施加足夠長時間的反向電壓，使晶閘42(1).保證可靠觸發(fā)的門極電流、電壓應(yīng)位于可靠觸發(fā)區(qū)(2).保證晶閘管可靠關(guān)斷的門極電流、電壓應(yīng)位于不觸發(fā)區(qū)或加反偏電壓(3).晶閘管正偏電壓一般不大于10v,反偏電壓不大于5v。3門極伏安特性（PN結(jié)特性）(1).保證可靠觸發(fā)的門極電流、電壓應(yīng)位于可靠觸發(fā)區(qū)3門極431.3.3晶閘管的主要參數(shù)晶閘管承受此電壓時不自動開通也不反向擊穿。晶閘管額定電壓的選擇應(yīng)為實際承受電壓的2~3倍。所留裕量用于防止電路中可能出現(xiàn)的操作過電壓１額定電壓UDRM規(guī)定：在環(huán)境溫度為40C和規(guī)定的冷卻條件下，帶電阻性負(fù)載的單相工頻半波整流電路中，管子全導(dǎo)通（C）而穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定值所允許的最大電流平均值。2額定電流IT（AV）平均值1.3.3晶閘管的主要參數(shù)晶閘管承受此電壓時不自動開通也不反44IT(AV)晶閘管電流發(fā)熱量有效值平均值IT(AV)晶閘管電流發(fā)熱量有效值平均值45管子額定電流的選擇：(1)按電流有效值相等的原則選擇晶閘管(2)留裕量，取1.5-2倍后取整(3)額定電流等級：50A以下-1、5、10、20、30、40、50A；100~1000A-100、200、300、400、500、600、800、1000A。管子額定電流的選擇：463門極觸發(fā)電流IGT/觸發(fā)電壓UGT例：ＫＰ５ＩGD＝0.4mA.UGD=0.3v,ＩＧT=5~70mA,VGT3.5v,UGFM=10V,UGRM=5v,PG(AV)=0.5w參數(shù)受溫度影響大3門極觸發(fā)電流IGT/觸發(fā)電壓UGT例：ＫＰ５47從減小損耗和發(fā)熱的情況出發(fā)，ＵＴ（ＡＶ）越小越好，一般為1.5v。4通態(tài)平均壓降（管壓降）ＵＴ（ＡＶ）ＩＨ：維持管子繼續(xù)導(dǎo)通的最小電流。ＩＬ：觸發(fā)管子導(dǎo)通后，去除觸發(fā)信號時陽極電流必須達到的最小值。5維持電流與掣住電流ＩＨ／ＩＬ從減小損耗和發(fā)熱的情況出發(fā)，ＵＴ（ＡＶ）越小越好，4通態(tài)48普通晶閘管ton約6us,快速晶閘管ton約1us。普通晶閘管toff數(shù)十～數(shù)百us,快速晶閘管toff約10us開通較關(guān)斷時間短工頻電路可不考慮開關(guān)時間（２）斷態(tài)電壓臨界上升率dv/dt及通態(tài)電流臨界上升率di/dt由于結(jié)電容效應(yīng)，dv/dt太大可能引起誤導(dǎo)通dv/dt分級：Ａ(最低級)：２５v/usG(最高級)：1000v/us（１）開通時間ton與關(guān)斷時間toff6動態(tài)參數(shù)普通晶閘管ton約6us,快速晶閘管ton約1us。（１）49di/dt太大將導(dǎo)致器件局部過熱損壞門極在芯片側(cè)部(螺栓型）門極在芯片中部（平板型）di/dt太大將導(dǎo)致器件局部過熱損壞門極在芯片側(cè)部(螺栓型）507額定結(jié)溫Ｔjm結(jié)溫開通損耗通態(tài)損耗關(guān)斷損耗斷態(tài)損耗門極損耗7額定結(jié)溫Ｔjm結(jié)溫開通損耗51例:KP200-8B表示額定電流200A/額定電壓800V/管壓降0.4v~0.5v的普通晶閘管ＰＫ管壓降等級額定電壓等級額定電流Ｐ普通型Ｋ快開型Ｎ逆導(dǎo)型Ｇ可關(guān)斷型Ｓ雙向型8型號例:KP200-8B表示額定電流200A/額定電壓ＰＫ管壓52本章思考題1.晶閘管是硅晶體閘流管的簡稱，常用的除螺栓式以外還有？2.晶閘管象二極管一樣具有可控的什么特性？3.為了保證晶閘管可靠與迅速關(guān)斷，通常在管子陽極電壓下降為零之后，在門極采取什么措施？4.型號為KP10-1000晶閘管的額定容量是多少？5.如何選擇晶閘管的容量？6.在分析了晶閘管的主要參數(shù)后，你使用晶閘管時應(yīng)注意什么？本章思考題1.晶閘管是硅晶體閘流管的簡稱，常用的除螺栓式以外531.雙向晶閘管（TriodeACSwitch——TRIAC或Bidirectionaltriodethyristor）圖1-10雙向晶閘管的電氣