模拟电子技术教材七

1、第五节晶闸管简介晶闸管是一种大功率半导体器件，又称可控硅，常用SCR表示。其优点是体积小、耐压高、 容量大、使用维护简单。晶闸管的种类很多，有单向型、双向型、可关断型以及快速型等。一、晶闸管的结构外形、结构常用的晶闸管有塑封式、螺栓式和平板式三种，如图1-35所示。由图可见，晶闸管有三 个引出极，即阳极A、阴极K和控制极（门极）G。由于大功率晶闸管工作时发热量较大， 因此正常工作时必须安装散热器。td）螺栓式火电布）图td）螺栓式火电布）图1-35晶闸管的外形塑封式（双向可控硅）平极式CQ螺栓式晶闸管的符号及其内部结构如图1-36所示。由图可见，晶闸管的阳极和阴极之间为PNPN 四层结构，它们

2、形成三个PN结J1、J2和J3。第六节常用半导体器件技能训练训练1晶体二极管的识别与检测通过训练，要求了解二极管的型号命名方法，认识常用晶体二极管的外形特征，学会使用万用表判别晶体二极管的极性，熟悉用万用表判别二极管的质量。1.命名 根据国家标准GB249_74，半导体二极管的型号由五个部分组成：第一部分用数字2表示二极管；第二部分材料和极性，用字母表示，如表1.2；表12二极管型号材料和极性部分字母含义字母A.BQ.D.含义：bl型，落材料F型，情材料N型,硅材料F型硅衬料第三部分类型用字母表示，如表1.3；表1.3二极管型号婪型部分字母含食字母含义字母.含以-字母含义P普通管Z整筒管U光电

3、器1牛V微被管L整流堆 -K开关管W植压管3隧道管B雪崩管&参星管N阻尼管第四部分序号用数字表示；反映了各种型号的二极管在直流参数，交流参数和极限参数等 的差别；第五部分规格用字母表示；反映了承受反向击穿电压的程度，如规格号为：A，B，C，D， 其中A承受的反向击穿电压最低。主要技术参数二极管主要电气参数有最大整流，反向击穿电压，反向饱和电流和最高 工作频率等。稳压二极管还有稳定电压UZ。稳定电流IZ和温度系数。不同型号的二极管参 数指标不同，选用以及判别二极管类型，质量可通过实测参数来实现。二极管好坏的检测方法用万用表测二极管正，反向电阻，用万用表的红表笔接二极管 的阴极，黑表笔接二极管的阳

4、极，测得的是正向电阻，将红，黑表笔对调，测得的是反向电 阻，若测得正向电阻在几KQ以下，反向电阻在几百KQ以上，则二极管性能良好；若正反向电阻均为无穷大，则此二极管断路，二极管已坏；若正反向电阻均为0,则此二极管短路， 二极管已坏；若测得正反向电阻相差不大，则此二极管性能不好，不能使用。测量时，要根 据二极管的功率大小，不同的种类，选择不同倍率的欧姆档。小功率二极管一般用R*100 或R*1K档，大功率二极管一般用R*1或R*10K档。二极管极性的检测方法用万用表的电阻档R*100或R*1K档测二极管的电阻值。如 果阻值较小，表明为正向电阻值，此时黑表笔所接触的一端为二极管的阳极，红表笔所接触

5、 的一端为阴极。如所测的阻值很大，则表明为反向电阻值，此时黑表笔所接触的一端为二极 管的阴极，红表笔所接触的一端为阳极。训练2晶体三极管的识别与检测通过训练，要求了解三极管的型号命名方法，认识常用晶体三极管的外形特征，学会使用 万用表判别晶体三极管的好坏和管脚排列情况。命名 三极管型号由五部分组成：第一部分用数字3表示三极管；第二部分材料和极性，用字母表示，如表1.4；麦1.W.3三极管型号类型和极性部分字母含义字母ACD;-合哭，PUP型1错材料NW型，错材料FNF型，硅材料NFN型j硅材料.化合物材料第三部分类型用字母表示，如1.5；表L5三极管型号类型部分字母含义字母,X低频功率管成1瓯

6、).G.高频小功率答卢1时D低职大功率管侦产SMHTw mA高频大功率管V三时第四部分序号用数字表示；反映了各种型号的二极管在直流参数，交流参数和极限参数等 的差别；第五部分规格用字母表示;反映了承受反向击穿电压的程度，如规格号为:A，B，C，D. 其中A承受的反向击穿电压最低。主要技术参数表征三极管的参数很多，可大致分为三类，即直流参数，交流参数和极 限参数。在实际应用中，我们就根据这三类参数对三极管的选用。直流参数包括：共发射直流放大系数。，集电极-基极反向饱和电流ICBO,集电极-发射 极反向截止电流ICEO。交流参数包括：共发射极交流放大系数。，共基极交流放大系数，特征频率。极限参数包

7、括：集电极最大允许电流ICM，反向击穿电压，U(BR)CEO,U(BR)CBO,U(BR)EBO，集电极最大允许功率损耗PCM。为了能直观表明三极管的放大系数，常在三极管外壳上标以不同颜色的色点，为选用三极 管带来了很大的方便；锗，硅开关管，高低频小功率管，硅低频大功率管D系列，DD系列， 3CD系列的分档标记如下：0 1525405580120180270400600色标棕红橙黄绿蓝紫灰白黑例如：色点为红色表明该管的。为1525之间识别方法要准确地了解一只三极管类型、性能与参数，可用专门的测量仪器进行测试,但一般粗略判别三极管的类型和管脚，可直接通过三极管的型号简单判断，也可利用万用表测量方

8、法判断，下面具体介绍万用表的简单测量方法。（1）根据三极管外壳上的型号，初判其类型，具体见型号命名方法。（2）根据三极管的外形特点，初判其管脚。见图1-40图1-40典型三极管的管脚排列圈（3）用万用表判别三极管的管型及管脚。1）基极和管型的判断 三极管内部有两个PN结，即集电结和发射结，实图1-41所示为NPN型三极管。与二极管相似，三极管内的PN结同样具有单向导电性。 因此可用万用 表电阻挡判别出基极b和管型。例如,NPN型三极管，当用黑表棒接基极b，用红表棒分别 搭试集电极c和发射极e，测的阻值均较小；反之，表棒位置交换后，测的阻值均较大。但 在测试时未知电极和管型，因此对三个电极脚要调

9、换测试，直到符合上述测量结果为止。然 后，再根据在公共端电极上表棒所代表的电源极性，可判别出基极b和管型。i-4i三根育基掇的测试i-4i三根育基掇的测试2）集电极和发射极的判别 具体测试方法如图1-42所示，图（a）、（b）为PNP管的 测试图，图（c）为NPN管的测试图。型锗管，先将万用表拨至R*1K档，测量除基极以外 的另两个电极，得到一个阻值，再将红，黑表笔对调测一次，又得到一个电阻值，在阻值较 小的那一次中，红表笔所接电极为集电极，黑表笔接的那个电极为发射极，对于NPN型硅 管，可在基极和黑表笔之间接一个100kQ的电阻，用上述同样方法，测除基极以外的两个 电极间的阻值，其中阻值较小

10、的一次黑表笔所接电极为集电极，红表笔接的那个电极为发射 极。图1-42三极管集电极、发射极的判别图1-42三极管集电极、发射极的判别3）硅管和锗管的判断腾1昭判断硅昔和偌昔的电路具体测试方法如图1-43所示,根据硅管的发射结正向压降大于锗管的正向压降的特点，来 判断其材料。一般常温下，锗管正向压降为0.20.3V,硅管的正向压降为0.60.7V。由电压 表的读数大小确定是硅管还是锗管。性能参数测试三极管穿透电流的测量对于PNP管红表笔接集电极，黑表笔接发射极，用R*1K 档测得的阻值应50KQ以上。此值越大，证明管子的穿透电流越小，管子的性能优良，若阻 值小于25KQ。说明管子的穿透电流大，工

11、作不稳定并有很大噪声，不宜选用。对于PNP 管，应将表笔对调测试其电阻值，阻值应比PNP管大很多，一般应在几百千欧。共发射极直流电流放大系数P的性能测试 三极管的P值可以用万用表测量P值的 档位测量三极管基间电阻的测量通过测量三极管基间电阻的大小，可判断管子质量的好坏， 也可看出三极管内部是否有短路，断路等损坏情况，在三极管基间电阻的测试时，要注意量 程的选择，否则将产生误判或损坏三极管。测小功率管时，应当用Rx100K(Q)或Rx1k(Q) 的电阻挡。若放在Rx10k(Q)挡上，则因万用表内接有较高电压的电池，有可能将PN结击 穿。若用Rx1(Q)挡，则因万用表的等效电阻较小，会使过大的电流

12、流过PN结，有可能会 烧坏晶体管，但在测量大功率管时，则要用Rx1或Rx10档。因它的正反向电阻较小，用其 它档容易产生误判。对于质量良好的中，小功率三极管，基极与集电极，基极与发射极正向电阻一般为几百欧 姆到几千欧姆，其余的极间电阻都很高，约为几百千欧。硅材料的三极管要比锗材料的三极 管极间电阻高。当测得的正向电阻近似于无穷大时，表明管子内部断路，若测得的反向电阻很小或为零时， 说明管子已击穿或短路。常用三极管的正反向电阻值可查手册，供测量时参考。QAq A图1-弟是闸管的内部结构以及图形符号 内部结何 共)形符号二、晶闸管的工作状态如图1-37 (a)所示电路中，当晶闸管阳极和阴极之间加反

13、向电压时，无论控制极与阴极 之间施加何种电压，灯泡均不亮，晶闸管不导通，即晶闸管处于反向阻断状态，如图1-37 (b)所示。当阳极和阴极之间加正向电压时，若控制极与阴极之间施加的电压为零或反向 电压时，灯泡也不亮，说明晶闸管仍然不导通，处于正向阻断状态，如图1-37 (c)所示。 在晶闸管阳极加正向电压，控制极也加上适当正向电压后，灯泡点亮，晶闸管导通。此时，若去掉控制极电压，灯泡仍然发光，即晶闸管维持导通，控制极失去控制作用，如图1-37 （d）所示。E 1-叫晶闻智的触发导通5）应向阻断状态正向阿要使晶闸管从导通状态变为阻断状态，可以通过两个途径：在阳极和阴极之间加反向电 压或将阳极与电源

14、断开，这种阻断称为反向阻断；使阳极电流减少到一定数值（约几十 几百毫安）后晶闸管将自行关断，称为正向阻断。三、晶闸管的型号和主要参数晶闸管的型号按照国家规定，普通晶闸管的型号及含义如下:K Pii态平均电压组别一I表示.心厢围）I颤定电压（用百伏数表示） 一辙定正向平均电琉晋通型晶闸管司控特性例如，KP200-8D表示普通晶闸管，额定电流为200A,额定电压为800V,管压降0.60.7V。晶闸管的主要参数额定正向平均电流IF指在规定环境温度及标准散热条件下，允许连续通过晶闸管 阳极的最大工频正弦半波电流的平均值。由于晶闸管的过载能力很小，所以常选晶闸管的 IF大于正常工作平均电流的1.52倍

15、。维持电流IH控制极断开后，晶闸管维持导通的最小阳极电流称为维持电流IH。当 正向电流小于IH时，晶闸管自行关断。触发电压UG和触发电流IG指在规定环境温度和在阳极和阴极之间加一定正向电 压的条件下，使晶闸管从阻断到完全导通所需的最小控制极直流电压和电流。一般UG为 15 V，IG为几十几百毫安。正向重复峰值电压UDRM在控制极开路的条件下，允许重复作用在晶闸管上的正 向峰值电压。反向重复峰值电压URRM在控制极开路的条件下，允许重复加在晶闸管上的反向 峰值电压。除上述主要参数外，晶闸管还有正向平均电压、控制极反向电压以及一些动态指标等，使 用时可查阅有关手册。四、晶闸管的保护晶闸管有很多优点

16、，但是它对电压、电流的过载能力差，因此在实际运行中，必须设置保 护装置。过电流保护晶闸管仅允许短时间过流，否则将因过热而烧毁。过电流保护的作用是一 旦发生过电流时，能在允许的时间内快速切断电流，以防止器件损坏。过电流保护方法中， 最常用的是快速熔断器保护。快速熔断器的采用银质熔丝，其熔断时间比普通熔丝短得多，可以在晶闸管损坏之前先行熔断，起到保护作用。使用中，快速熔断器接入电路的几种不同 接法如图1-38所示。由图可见，快速熔断器可以串联在交流侧，如FU1；也可以与晶闸管 串联，如FU2；或者与直流负载串联，如FU3。过电压保护晶闸管的过电压能力极差，当电路中的电压超过其反向击穿电压时，会在 极短的时间内被反向击穿而损坏。因此，必须采取措施来消除晶闸管上可能出现的过电压。 实际使用中常采用阻容吸收电路进行过电压保护，即利用电容吸收电压，再通过电阻放电， 把能量消耗在电阻中。如图1-39所示，阻容元件在电路中的接法有三种，即并联在交流侧 或并联在晶闸管两端或并联在负载