晶閘管的制作

晶閘管的制作第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一二極管圖形符號：箭頭方向表示二極管正向?qū)〞r電流的方向文字符號：VD二極管復(fù)習(xí)用逆止水閥門比喻二極管示意圖（a）正向水流頂開閥門（b）反向水流壓緊閥門第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一

內(nèi)部電路實物示意圖電路組成框圖看一看：調(diào)光燈電路任務(wù)導(dǎo)入第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一1.5晶閘管（SCR）晶體閘流管簡稱晶閘管，是一種能控制大電流通斷的功率半導(dǎo)體器件。晶閘管的問世使半導(dǎo)體器件從弱電領(lǐng)域進入強電領(lǐng)域，在電力電子行業(yè)中得到了廣泛地應(yīng)用。由于晶閘管的通斷可以控制，因之被稱為可控硅。晶閘管主要用途有整流、調(diào)壓、逆變和開關(guān)等方面。下面是各類晶閘管產(chǎn)品外形圖。1.5.1晶閘管的結(jié)構(gòu)組成第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一陽極

陰極

結(jié)構(gòu)組成

1.5.1晶閘管的結(jié)構(gòu)組成控制極

為更好地說明晶閘管的工作原理，可把其看做是：

圖符號

第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一1.5.1晶閘管的結(jié)構(gòu)組成小功率螺旋式晶閘管小功率螺旋式晶閘管帶螺栓的一端是陽極，螺栓主要用于安裝散熱片，另一端較粗的一根是陰極引出線，另一根較細的是控制極引出線；

平板式晶閘管平板式晶閘管的中間金屬環(huán)是控制極，用一根導(dǎo)線引出，靠近控制極的平面是陰極，另一面則為陽極。

第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一1.5.2晶閘管的工作原理由此晶閘管導(dǎo)通和關(guān)斷實驗電路可知：要使晶閘管導(dǎo)通，一是需在它的陽極A與陰極K之間外加正向電壓，二是在它的控制極G與陰極K之間輸入一個正向觸發(fā)電壓。晶閘管導(dǎo)通后，松開按鈕開關(guān)，去掉觸發(fā)電壓，仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)。

燈不亮第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一1.5.2晶閘管的工作原理燈不亮由此晶閘管導(dǎo)通和關(guān)斷實驗電路可知：如果陽極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不會導(dǎo)通?？刂茦O的作用是通過外加正向觸發(fā)脈沖使晶閘管導(dǎo)通，卻不能使它關(guān)斷。

第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一觀察單向晶閘管的工作特性第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷條件

實驗結(jié)論

1）晶閘管的導(dǎo)通條件：在晶閘管的陽極和陰極兩端加正向電壓，同時在它的門極和陰極兩端也加正向電壓，兩者缺一不可。2)晶閘管一旦導(dǎo)通，門極即失去控制作用，因此門極所加的觸發(fā)電壓一般為脈沖電壓。晶閘管從阻斷變?yōu)閷?dǎo)通的過程稱為觸發(fā)導(dǎo)通。門極觸發(fā)電流一般只有幾十毫安到幾百毫安，而晶閘管導(dǎo)通后，可以通過幾百、幾千安的電流。3)晶閘管的關(guān)斷條件：使流過晶閘管的陽極電流小于維持電流IH。第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一晶閘管只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)，這種開關(guān)特性需要在一定條件轉(zhuǎn)化，如下表所示：狀態(tài)條件說明從關(guān)斷到導(dǎo)通1、陽極電位高于陰極電位2、控制極有足夠的正向電壓和電流兩者缺一不可維持導(dǎo)通1、陽極電位高于陰極電位2、陽極電流大于維持電流兩者缺一不可從導(dǎo)通到關(guān)斷1、陽極電位低于陰極電位2、陽極電流小于維持電流任一條件都可第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一1.5.3晶閘管的伏安特性臨界轉(zhuǎn)折電壓UBO維持電流IH反向擊穿電壓URSM第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一1.5.4晶閘管的主要技術(shù)參數(shù)

1．正向峰值電壓（斷態(tài)重復(fù)峰值電壓）UDRM在門控極斷路、晶閘管處在正向阻斷狀態(tài)下，且管子結(jié)溫為額定值時，允許“重復(fù)”加在晶閘管上的正向峰值電壓。而所謂的“重復(fù)”是指這個大小的電壓重復(fù)施加時晶閘管不會損壞。此參數(shù)取正向轉(zhuǎn)折電壓的80％，即UDRM＝0.8UDSM。普通晶閘管的UDRM的規(guī)格從100V到3000V分多擋，其中100V~1000V每100V一擋；1000V~3000V每200V一擋。2．反向重復(fù)峰值電壓URRM指在門控極開路狀態(tài)下，結(jié)溫為額定值時，允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。此參數(shù)通常取反向擊穿電壓的80％，即URRM＝0.8URSM。一般反向峰值電壓URRM與正向峰值電壓UDRM這兩個參數(shù)是相等的。

第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一1.5.4晶閘管的主要技術(shù)參數(shù)3．通態(tài)峰值電壓UTM

指晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時的瞬態(tài)峰值電壓。通常取晶閘管的UDRM和URRM中較小的標(biāo)值作為晶閘管的額定電壓。選用時，晶閘管的額定電壓要留有一定的裕量，一般取額定電壓為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓2～3倍。4．控制極觸發(fā)電壓UG

指與控制極觸發(fā)電流相對應(yīng)的直流觸發(fā)電壓，UG的值一般為1～5V。5．額定通態(tài)平均電流IT

額定通態(tài)平均電流IT是指晶閘管在環(huán)境溫度為40℃和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。使用時應(yīng)按實際電流與通態(tài)平均電流有效值相等的原則來選取晶閘管，應(yīng)留一定的裕量，一般取1.5～2倍。普通晶閘管的IT規(guī)格有1、3、5、10、20、30、50、100、200、300、400、500、600、800、1000A。第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一1.5.4晶閘管的主要技術(shù)參數(shù)6．維持電流IH

維持電流IH指能使晶閘管維持導(dǎo)通狀態(tài)時所必需的最小電流，一般為幾十到幾百毫安，與結(jié)溫有關(guān)，結(jié)溫越高，則IH值越小。額定通態(tài)平均電流IT越大，IH越大。

7．控制極觸發(fā)電流IG

IG指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，維持晶閘管從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為完全導(dǎo)通狀態(tài)時所需要的最小直流電流。IG的數(shù)值一般為幾到幾百毫安，額定通態(tài)平均電流IT越大，IG越大。

晶閘管的參數(shù)很多，在選擇晶閘管時，主要選擇額定通態(tài)平均電流IT和反向峰值電壓URRM這兩個參數(shù)。第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一1.5.5晶閘管的使用注意事項1、選用晶閘管的額定電壓時，應(yīng)參考實際工作條件下的峰值電壓的大小，并留出一定的余量。2、選用晶閘管的額定流時，除了考慮通過元件的平均電流外，還應(yīng)注意正常工作時導(dǎo)通角的大小、散熱通風(fēng)條件等因素。在工作中還應(yīng)注意管殼溫度不超過相應(yīng)電流下的允許值。3、使用晶閘管之前，應(yīng)該用萬用表檢查晶閘管是否良好。發(fā)現(xiàn)有短路或斷路現(xiàn)象時，應(yīng)立即更換。4、嚴禁用兆歐表即搖表檢查元件的絕緣情況。5、電流為5A以上的晶閘管要裝散熱器，并且保證所規(guī)定的冷卻條件。為保證散熱器與晶閘管管心接觸良好，它們之間應(yīng)涂上一薄層有機硅油或硅脂。6、按規(guī)定對主電路中的晶閘管采用過壓及過流保護裝置。7、要防止晶閘管門控極的正向過載和反向擊穿。第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一選擇晶閘管時，主要選擇哪兩個技術(shù)參數(shù)？

你會做嗎？何謂晶閘管的“硬開通”？晶閘管正常工作時允許“硬開通”嗎？為什么？

檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果

當(dāng)正向陽極電壓大到正向轉(zhuǎn)折電壓時，晶閘管能夠正常導(dǎo)通嗎？為什么？

分析下列說法是否正確，對者打“√”錯者打“×”。（1）晶閘管加上大于1V的正向陽極電壓就能導(dǎo)通。（）（2）晶閘管導(dǎo)通后，控制極就失去了控制作用。（）（3）晶閘管導(dǎo)能時，其陽極電流的大小由控制極電流決定。（）（4）只要陽極電流小于維持電流，晶閘管就從導(dǎo)通轉(zhuǎn)為阻斷。（）第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一單結(jié)晶體管的實物圖單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)單結(jié)晶體管的外形圖形符號認識單結(jié)晶體管補充學(xué)習(xí)一第18頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一A、B1間的電壓為：式中，η稱為分壓比，其值一般在0.3～0.9之間。

單結(jié)晶體管的導(dǎo)通條件是：UE﹥ηUBB+UD(UD為PN結(jié)的正向壓降)結(jié)論：只要改變UE的大小，就可以控制單結(jié)晶體管的導(dǎo)通與截至。從而獲得從RB1輸出的脈沖電壓。單結(jié)晶體管等效電路單結(jié)晶體管的基本特性第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一單結(jié)晶體管觸發(fā)電路工作原理：電源接通后，通過可調(diào)電阻RP和電阻R3給電容C充電，當(dāng)電容充電電壓UE上升到大于ηUBB+UD時，單結(jié)晶體管導(dǎo)通，C迅速放電，在R2上形成一個很窄的正脈沖，放電后電容C兩端的電壓幾乎為零，此時圖中的單結(jié)晶體管截止。第一個周期過后，由于UCC繼續(xù)通過RP和R3給電容C充電，這樣連續(xù)不斷重復(fù)上述過程，從而獲得晶閘管所需要的觸發(fā)脈沖電壓。補充學(xué)習(xí)二第20頁，共22頁，2023年，2月20日，星期一補充學(xué)習(xí)三認識調(diào)光燈電路結(jié)構(gòu)及工作過程工作過程：接通電源后，交流電經(jīng)橋式整流后給單向晶閘管陽極提供正向電壓，并經(jīng)過R2、R3加在單結(jié)晶體管的基極上，同時經(jīng)過電阻R1、RP和R4給電容器C充