晶闸管的制作

1、晶闸管的制作二极管图形符号：箭头方向表示二极管正向导通时电流的方向文字符号：VD二极管复习用逆止水阀门比喻二极管示意图（a）正向水流顶开阀门 （b）反向水流压紧阀门第1页/共28页 内部电路实物示意图电路组成框图看一看：调光灯电路任务导入第2页/共28页1.5 晶闸管（SCR） 晶体闸流管简称晶闸管，是一种能控制大电流通断的功率半导体器件。晶闸管的问世使半导体器件从弱电领域进入强电领域，在电力电子行业中得到了广泛地应用。由于晶闸管的通断可以控制，因之被称为可控硅。晶闸管主要用途有整流、调压、逆变和开关等方面。下面是各类晶闸管产品外形图。1.5.1 晶闸管的结构组成第3页/共28页阳极阴极结构组

2、成1.5.1 晶闸管的结构组成控制极为更好地说明晶闸管的工作原理，可把其看做是：图符号第4页/共28页1.5.1 晶闸管的结构组成小功率螺旋式晶闸管 小功率螺旋式晶闸管带螺栓的一端是阳极，螺栓主要用于安装散热片，另一端较粗的一根是阴极引出线，另一根较细的是控制极引出线；平板式晶闸管 平板式晶闸管的中间金属环是控制极，用一根导线引出，靠近控制极的平面是阴极，另一面则为阳极。第5页/共28页1.5.2 晶闸管的工作原理 由此晶闸管导通和关断实验电路可知：要使晶闸管导通，一是需在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压，二是在它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压。晶闸管导通后，松开按钮开关，去掉触

3、发电压，仍然维持导通状态。灯不亮第6页/共28页1.5.2 晶闸管的工作原理灯不亮 由此晶闸管导通和关断实验电路可知：如果阳极或控制极外加的是反向电压，晶闸管就不会导通。 控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通，却不能使它关断。第7页/共28页观察单向晶闸管的工作特性第8页/共28页晶闸管的导通和关断条件 1）晶闸管的导通条件：在晶闸管的阳极和阴极两端加正向电压，同时在它的门极和阴极两端也加正向电压，两者缺一不可。 2)晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，因此门极所加的触发电压一般为脉冲电压。晶闸管从阻断变为导通的过程称为触发导通。门极触发电流一般只有几十毫安到几百毫安，而晶闸管导通后

4、，可以通过几百、几千安的电流。 3)晶闸管的关断条件：使流过晶闸管的阳极电流小 于维持电流IH。第9页/共28页 晶闸管只有导通和关断两种状态，这种开关特性需要在一定条件转化，如下表所示：状状 态态条条 件件说说 明明 从关断从关断 到导通到导通 1、阳极电位高于阴极电位、阳极电位高于阴极电位 2、控制极有足够的正向电压和电流、控制极有足够的正向电压和电流 两者缺一不可两者缺一不可 维持维持 导通导通 1、阳极电位高于阴极电位、阳极电位高于阴极电位 2、阳极电流大于维持电流、阳极电流大于维持电流 两者缺一不可两者缺一不可 从导通从导通 到关断到关断 1、阳极电位低于阴极电位、阳极电位低于阴极电

5、位 2、阳极电流小于维持电流、阳极电流小于维持电流 任一条件都可任一条件都可第10页/共28页1.5.3 晶闸管的伏安特性临界转折电压UBO维持电流IH反向击穿电压URSM第11页/共28页1.5.4 晶闸管的主要技术参数 1正向峰值电压（断态重复峰值电压）UDRM 在门控极断路、晶闸管处在正向阻断状态下，且管子结温为额定值时，允许“重复”加在晶闸管上的正向峰值电压。而所谓的“重复”是指这个大小的电压重复施加时晶闸管不会损坏。此参数取正向转折电压的80，即UDRM0.8 UDSM。普通晶闸管的UDRM的规格从100V到3000V分多挡，其中100V1000V每100V一挡；1000V3000V

6、每200V一挡。 2反向重复峰值电压URRM 指在门控极开路状态下，结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。此参数通常取反向击穿电压的80，即URRM0.8 URSM。一般反向峰值电压URRM与正向峰值电压UDRM这两个参数是相等的。第12页/共28页1.5.4 晶闸管的主要技术参数 3通态峰值电压UTM 指晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为晶闸管的额定电压。选用时，晶闸管的额定电压要留有一定的裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压23倍。 4控制极触发电压UG 指与控制极触发电流相对应的直流触发电

7、压，UG的值一般为15V。 5额定通态平均电流IT 额定通态平均电流IT是指晶闸管在环境温度为40和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。使用时应按实际电流与通态平均电流有效值相等的原则来选取晶闸管，应留一定的裕量，一般取1.52倍。普通晶闸管的IT规格有1、3、5、10、20、30、50、100、200、300、400、500、600、800、1000A。第13页/共28页1.5.4 晶闸管的主要技术参数 6维持电流IH 维持电流IH指能使晶闸管维持导通状态时所必需的最小电流，一般为几十到几百毫安，与结温有关，结温越高，则IH值越小。额定通态平均

8、电流IT越大，IH越大。 7控制极触发电流IG IG指在规定的环境温度下，维持晶闸管从阻断状态转为完全导通状态时所需要的最小直流电流。IG的数值一般为几到几百毫安，额定通态平均电流IT越大，IG越大。 晶闸管的参数很多，在选择晶闸管时，主要选择额定通态平均电流IT和反向峰值电压URRM这两个参数。第14页/共28页1.5.5 晶闸管的使用注意事项 1、选用晶闸管的额定电压时，应参考实际工作条件下的峰值电压的大小，并留出一定的余量。 2、选用晶闸管的额定流时，除了考虑通过元件的平均电流外，还应注意正常工作时导通角的大小、散热通风条件等因素。在工作中还应注意管壳温度不超过相应电流下的允许值。 3、

9、使用晶闸管之前，应该用万用表检查晶闸管是否良好。发现有短路或断路现象时，应立即更换。 4、严禁用兆欧表即摇表检查元件的绝缘情况。 5、电流为5A以上的晶闸管要装散热器，并且保证所规定的冷却条件。为保证散热器与晶闸管管心接触良好，它们之间应涂上一薄层有机硅油或硅脂。 6、按规定对主电路中的晶闸管采用过压及过流保护装置。 7、要防止晶闸管门控极的正向过载和反向击穿。第15页/共28页选择晶闸管时，主要选择哪两个技术参数？何谓晶闸管的“硬开通”？晶闸管正常工作时允许“硬开通”吗？为什么？ 当正向阳极电压大到正向转折电压时，晶闸管能够正常导通吗？为什么？分析下列说法是否正确，对者打“”错者打“”。（1

10、）晶闸管加上大于1V的正向阳极电压就能导通。（ ）（2）晶闸管导通后，控制极就失去了控制作用。 （ ）（3）晶闸管导能时，其阳极电流的大小由控制极电流决定。（ ）（4）只要阳极电流小于维持电流，晶闸管就从导通转为阻断。（ ）第16页/共28页单结晶体管的实物图单结晶体管的结构单结晶体管的外形图形符号认识单结晶体管补充学习一第17页/共28页 A、B1间的电压为： 式中，称为分压比，其值一般在0.30.9之间。 单结晶体管的导通条件是： UE UBB + UD (UD为PN结的正向压降)结论：只要改变UE的大小，就可以控制单结晶体管的导通与截至。从而获得从RB1输出的脉冲电压。单结晶体管等效电路

11、BBBBBBBAUURRRU211单结晶体管的基本特性第18页/共28页单结晶体管触发电路工作原理：电源接通后，通过可调电阻RP和电阻R3给电容C充电，当电容充电电压UE上升到大于UBB + UD时，单结晶体管导通，C迅速放电，在R2上形成一个很窄的正脉冲，放电后电容C两端的电压几乎为零，此时图中的单结晶体管截止。第一个周期过后，由于UCC继续通过RP和R3给电容C充电， 这样连续不断重复上述过程，从而获得晶闸管所需要的触发脉冲电压。补充学习二第19页/共28页补充学习三认识调光灯电路结构及工作过程工作过程：接通电源后，交流电经桥式整流后给单向晶闸管阳极提供正向电压，并经过R2、R3加在单结晶

12、体管的基极上，同时经过电阻R1、RP和R4给电容器C充电，当C两端的电压大于单结晶体管的导通电压时，单结晶体管导通，给晶闸管提供一个触发脉冲信号，调节电位器RP，就可以改变单向晶闸管的触发延迟角的大小，改变单结晶体管触发电路输出的触发脉冲的周期，从而即改变输出电压的大小，这样就可以改变灯泡的亮暗。第20页/共28页a）变压器二次侧电压b）触发脉冲 c）输出波形单相桥式可控整流电路第21页/共28页二极管图形符号：箭头方向表示二极管正向导通时电流的方向文字符号：VD二极管复习用逆止水阀门比喻二极管示意图（a）正向水流顶开阀门 （b）反向水流压紧阀门第22页/共28页 晶闸管只有导通和关断两种状态

13、，这种开关特性需要在一定条件转化，如下表所示：状状 态态条条 件件说说 明明 从关断从关断 到导通到导通 1、阳极电位高于阴极电位、阳极电位高于阴极电位 2、控制极有足够的正向电压和电流、控制极有足够的正向电压和电流 两者缺一不可两者缺一不可 维持维持 导通导通 1、阳极电位高于阴极电位、阳极电位高于阴极电位 2、阳极电流大于维持电流、阳极电流大于维持电流 两者缺一不可两者缺一不可 从导通从导通 到关断到关断 1、阳极电位低于阴极电位、阳极电位低于阴极电位 2、阳极电流小于维持电流、阳极电流小于维持电流 任一条件都可任一条件都可第23页/共28页1.5.5 晶闸管的使用注意事项 1、选用晶闸管

14、的额定电压时，应参考实际工作条件下的峰值电压的大小，并留出一定的余量。 2、选用晶闸管的额定流时，除了考虑通过元件的平均电流外，还应注意正常工作时导通角的大小、散热通风条件等因素。在工作中还应注意管壳温度不超过相应电流下的允许值。 3、使用晶闸管之前，应该用万用表检查晶闸管是否良好。发现有短路或断路现象时，应立即更换。 4、严禁用兆欧表即摇表检查元件的绝缘情况。 5、电流为5A以上的晶闸管要装散热器，并且保证所规定的冷却条件。为保证散热器与晶闸管管心接触良好，它们之间应涂上一薄层有机硅油或硅脂。 6、按规定对主电路中的晶闸管采用过压及过流保护装置。 7、要防止晶闸管门控极的正向过载和反向击穿。

15、第24页/共28页选择晶闸管时，主要选择哪两个技术参数？何谓晶闸管的“硬开通”？晶闸管正常工作时允许“硬开通”吗？为什么？ 当正向阳极电压大到正向转折电压时，晶闸管能够正常导通吗？为什么？分析下列说法是否正确，对者打“”错者打“”。（1）晶闸管加上大于1V的正向阳极电压就能导通。（ ）（2）晶闸管导通后，控制极就失去了控制作用。 （ ）（3）晶闸管导能时，其阳极电流的大小由控制极电流决定。（ ）（4）只要阳极电流小于维持电流，晶闸管就从导通转为阻断。（ ）第25页/共28页 A、B1间的电压为： 式中，称为分压比，其值一般在0.30.9之间。 单结晶体管的导通条件是： UE UBB + UD (UD为PN结的正向压降)结论：只要改变UE的大小，就可以控制单结晶体管的导通与截至。从而获得从RB1输出的脉冲电压。单结