晶闸管的基本特性课件

1.静态特性━晶闸管的伏安特性图1-8晶闸管的伏安特性IG2>IG1>IG1.3.2

晶闸管的基本特性1.静态特性━晶闸管的图1-8晶闸管的伏安特性1.1PowerElectronics1.3.2晶闸管的基本特性

（静态、动态、）1.静态特性承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。PowerElectronics1.3.2晶闸管的基本特性21)正向特性(第I象限)

•正向阻断状态

IG=0时，晶闸管两端受正向电压→只有很小的正向漏电流流过.晶闸管的伏安特性1.3.2晶闸管的基本特性IG2>IG1>IG正向电压超过临界极限━正向转折电压Ubo→则漏电流急剧增大→器件开通。1)正向特性(第I象限)晶闸管的伏安特性1.3.2晶闸3随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿。晶闸管本身的压降很小，在1V左右。1.3.2晶闸管的基本特性•正向导通导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。IH称为维持电流。•维持电流IH随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。1.3.2晶闸管42)

反向特性(第III象限)晶闸管的伏安特性1.3.2晶闸管的基本特性晶闸管受反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性。2)反向特性(第III象限)晶闸管的伏安特性1.3.251.3.2晶闸管的基本特性晶闸管处于反向阻断状态时→极小的反相漏电流流过。当反向电压超过一定限度(达到反向击穿电压),外电路如无限制措施→则反向漏电流急剧增加→导致晶闸管发热损坏。•反向阻断•反向击穿1.3.2晶闸管的基本特性晶闸管处于反向阻断状态时→极小的62.动态特性晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2

晶闸管的基本特性2.动态特性晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2晶闸管的7晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2

晶闸管的基本特性1)开通过程①延迟时间td②上升时间tr

trrtgrtdtr门极电流阶跃时刻开始,到阳极电流上升到稳态值的10%的时间。阳极电流从10%上升到稳态值的90%所需的时间。晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2晶闸管的基本特性1)8c)开通时间tgt

tgt=td+tr（1-6）普通晶闸管延迟时为0.5~1.5s，上升时间为0.5~3s。c)开通时间tgt9trrtgrtdtrtrrtgrtdtr102)关断过程①

反向阻断恢复时间trr

晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2晶闸管的基本特性②正向阻断恢复时间tgr正向电流降为零到反向恢复电流衰减至接近于零的时间晶闸管要恢复其对正向电压的阻断能力所需要的一段时间trrtgr2)关断过程晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2晶11trrtgrtrrtgr12•实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间的反向电压，使晶闸管充分恢复其对正向电压的阻断能力，电路才能可靠工作。③关断时间tqtq=trr+tgr④

两点注意事项•在正向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管施加正向电压，晶闸管会重新正向导通。普通晶闸管的关断时间约几百微秒•实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间的反向电压，使晶闸13(1).保证可靠触发的门极电流、电压应位于可靠触发区(2).保证晶闸管可靠关断的门极电流、电压应位于不触发区或加反偏电压(3).晶闸管正偏电压一般不大于10v,反偏电压不大于5v。3门极伏安特性（PN结特性）(1).保证可靠触发的门极电流、电压应位于可靠触发区3门极141.3.3晶闸管的主要参数晶闸管承受此电压时不自动开通也不反向击穿。晶闸管额定电压的选择应为实际承受电压的2~3倍。所留裕量用于防止电路中可能出现的操作过电压１额定电压UDRM规定：在环境温度为40C和规定的冷却条件下，带电阻性负载的单相工频半波整流电路中，管子全导通（C）而稳定结温不超过额定值所允许的最大电流平均值。2额定电流IT（AV）平均值1.3.3晶闸管的主要参数晶闸管承受此电压时不自动开通也不反15IT(AV)晶闸管电流发热量有效值平均值IT(AV)晶闸管电流发热量有效值平均值16管子额定电流的选择：(1)按电流有效值相等的原则选择晶闸管(2)留裕量，取1.5-2倍后取整(3)额定电流等级：50A以下-1、5、10、20、30、40、50A；100~1000A-100、200、300、400、500、600、800、1000A。管子额定电流的选择：173门极触发电流IGT/触发电压UGT例：ＫＰ５ＩGD＝0.4mA.UGD=0.3v,ＩＧT=5~70mA,VGT3.5v,UGFM=10V,UGRM=5v,PG(AV)=0.5w参数受温度影响大3门极触发电流IGT/触发电压UGT例：ＫＰ５18从减小损耗和发热的情况出发，ＵＴ（ＡＶ）越小越好，一般为1.5v。4通态平均压降（管压降）ＵＴ（ＡＶ）ＩＨ：维持管子继续导通的最小电流。ＩＬ：触发管子导通后，去除触发信号时阳极电流必须达到的最小值。5维持电流与掣住电流ＩＨ／ＩＬ从减小损耗和发热的情况出发，ＵＴ（ＡＶ）越小越好，4通态19普通晶闸管ton约6us,快速晶闸管ton约1us。普通晶闸管toff数十～数百us,快速晶闸管toff约10us开通较关断时间短工频电路可不考虑开关时间（２）断态电压临界上升率dv/dt及通态电流临界上升率di/dt由于结电容效应，dv/dt太大可能引起误导通dv/dt分级：Ａ(最低级)：２５v/usG(最高级)：1000v/us（１）开通时间ton与关断时间toff6动态参数普通晶闸管ton约6us,快速晶闸管ton约1us。（１）20di/dt太大将导致器件局部过热损坏门极在芯片侧部(螺栓型）门极在芯片中部（平板型）di/dt太大将导致器件局部过热损坏门极在芯片侧部(螺栓型）217额定结温Ｔjm结温开通损耗通态损耗关断损耗断态损耗门极损耗7额定结温Ｔjm结温开通损耗22例:KP200-8B表示额定电流200A/额定电压800V/管压降0.4v~0.5v的普通晶闸管ＰＫ管压降等级额定电压等级额定电流Ｐ普通型Ｋ快开型Ｎ逆导型Ｇ可关断型Ｓ双向型8型号例:KP200-8B表示额定电流200A/额定电压ＰＫ管压23本章思考题1.晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的除螺栓式以外还有？2.晶闸管象二极管一样具有可控的什么特性？3.为了保证晶闸管可靠与迅速关断，通常在管子阳极电压下降为零之后，在门极采取什么措施？4.型号为KP10-1000晶闸管的额定容量是多少？5.如何选择晶闸管的容量？6.在分析了晶闸管的主要参数后，你使用晶闸管时应注意什么？本章思考题1.晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的除螺栓式以外241.双向晶闸管（TriodeACSwitch——TRIAC或Bidirectionaltriodethyristor）图1-10双向晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号b)伏安特性晶闸管的派生器件1.3.41）电路符号与特性a)b)T1T2GGT1T2GIⅠⅢIG=01.双向晶闸管（TriodeACSwitch——TRI25•有两个主电极T1和T2，一个门极G。•正反两方向均可触发导通→双向晶闸管在第Ｉ和第III象限有对称的伏安特性。•应用：交流调压电路、固态继电器（SSR）和交流电机调速等领域。•额定电流不用平均值而用有效值来表示（因为用在交流电路中）。•

可认为是一对反并联联接的普通晶闸管的集成。2）特点说明：比用一对反并联晶闸管经济，且控制电路简单，•有两个主电极T1和T2，一个门极G。•正反两方向均262.光控晶闸管（LightTriggeredThyristor—LTT）图1-12光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号b)伏安特性晶闸管的派生器件1.3.4a)b)1)电路符号和特性AKG2.光控晶闸管（LightTriggeredThyri27•利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管→又称光触发晶闸管.•小功率光控晶闸管只有阳极和阴极两个端子.•大功率光控晶闸管则还带有光缆，光缆上装有作为触发光源的发光二极管或半导体激光器.•光触发→主电路与控制电路绝缘，抗电磁干扰.2)特点•应用:高压大功率的场合，如高压直流输电,高压核聚变装置.•利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸•小功率光控晶闸管281型号KP-100-3（ITav=100A,额定电压300V）的晶闸管，维持电流IH=4mA,使用在以下电路中是否合适(通过计算确定)？2教材P42.题3.,题4.作业3作业要求1型号KP-100-3（ITav=100A,额定电压291.静态特性━晶闸管的伏安特性图1-8晶闸管的伏安特性IG2>IG1>IG1.3.2

晶闸管的基本特性1.静态特性━晶闸管的图1-8晶闸管的伏安特性1.30PowerElectronics1.3.2晶闸管的基本特性

（静态、动态、）1.静态特性承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通。承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通。晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用。要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下。PowerElectronics1.3.2晶闸管的基本特性311)正向特性(第I象限)

•正向阻断状态

IG=0时，晶闸管两端受正向电压→只有很小的正向漏电流流过.晶闸管的伏安特性1.3.2晶闸管的基本特性IG2>IG1>IG正向电压超过临界极限━正向转折电压Ubo→则漏电流急剧增大→器件开通。1)正向特性(第I象限)晶闸管的伏安特性1.3.2晶闸32随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿。晶闸管本身的压降很小，在1V左右。1.3.2晶闸管的基本特性•正向导通导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。IH称为维持电流。•维持电流IH随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。1.3.2晶闸管332)

反向特性(第III象限)晶闸管的伏安特性1.3.2晶闸管的基本特性晶闸管受反向电压时，伏安特性类似二极管的反向特性。2)反向特性(第III象限)晶闸管的伏安特性1.3.2341.3.2晶闸管的基本特性晶闸管处于反向阻断状态时→极小的反相漏电流流过。当反向电压超过一定限度(达到反向击穿电压),外电路如无限制措施→则反向漏电流急剧增加→导致晶闸管发热损坏。•反向阻断•反向击穿1.3.2晶闸管的基本特性晶闸管处于反向阻断状态时→极小的352.动态特性晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2

晶闸管的基本特性2.动态特性晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2晶闸管的36晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2

晶闸管的基本特性1)开通过程①延迟时间td②上升时间tr

trrtgrtdtr门极电流阶跃时刻开始,到阳极电流上升到稳态值的10%的时间。阳极电流从10%上升到稳态值的90%所需的时间。晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2晶闸管的基本特性1)37c)开通时间tgt

tgt=td+tr（1-6）普通晶闸管延迟时为0.5~1.5s，上升时间为0.5~3s。c)开通时间tgt38trrtgrtdtrtrrtgrtdtr392)关断过程①

反向阻断恢复时间trr

晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2晶闸管的基本特性②正向阻断恢复时间tgr正向电流降为零到反向恢复电流衰减至接近于零的时间晶闸管要恢复其对正向电压的阻断能力所需要的一段时间trrtgr2)关断过程晶闸管的开通和关断过程波形1.3.2晶40trrtgrtrrtgr41•实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间的反向电压，使晶闸管充分恢复其对正向电压的阻断能力，电路才能可靠工作。③关断时间tqtq=trr+tgr④

两点注意事项•在正向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管施加正向电压，晶闸管会重新正向导通。普通晶闸管的关断时间约几百微秒•实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间的反向电压，使晶闸42(1).保证可靠触发的门极电流、电压应位于可靠触发区(2).保证晶闸管可靠关断的门极电流、电压应位于不触发区或加反偏电压(3).晶闸管正偏电压一般不大于10v,反偏电压不大于5v。3门极伏安特性（PN结特性）(1).保证可靠触发的门极电流、电压应位于可靠触发区3门极431.3.3晶闸管的主要参数晶闸管承受此电压时不自动开通也不反向击穿。晶闸管额定电压的选择应为实际承受电压的2~3倍。所留裕量用于防止电路中可能出现的操作过电压１额定电压UDRM规定：在环境温度为40C和规定的冷却条件下，带电阻性负载的单相工频半波整流电路中，管子全导通（C）而稳定结温不超过额定值所允许的最大电流平均值。2额定电流IT（AV）平均值1.3.3晶闸管的主要参数晶闸管承受此电压时不自动开通也不反44IT(AV)晶闸管电流发热量有效值平均值IT(AV)晶闸管电流发热量有效值平均值45管子额定电流的选择：(1)按电流有效值相等的原则选择晶闸管(2)留裕量，取1.5-2倍后取整(3)额定电流等级：50A以下-1、5、10、20、30、40、50A；100~1000A-100、200、300、400、500、600、800、1000A。管子额定电流的选择：463门极触发电流IGT/触发电压UGT例：ＫＰ５ＩGD＝0.4mA.UGD=0.3v,ＩＧT=5~70mA,VGT3.5v,UGFM=10V,UGRM=5v,PG(AV)=0.5w参数受温度影响大3门极触发电流IGT/触发电压UGT例：ＫＰ５47从减小损耗和发热的情况出发，ＵＴ（ＡＶ）越小越好，一般为1.5v。4通态平均压降（管压降）ＵＴ（ＡＶ）ＩＨ：维持管子继续导通的最小电流。ＩＬ：触发管子导通后，去除触发信号时阳极电流必须达到的最小值。5维持电流与掣住电流ＩＨ／ＩＬ从减小损耗和发热的情况出发，ＵＴ（ＡＶ）越小越好，4通态48普通晶闸管ton约6us,快速晶闸管ton约1us。普通晶闸管toff数十～数百us,快速晶闸管toff约10us开通较关断时间短工频电路可不考虑开关时间（２）断态电压临界上升率dv/dt及通态电流临界上升率di/dt由于结电容效应，dv/dt太大可能引起误导通dv/dt分级：Ａ(最低级)：２５v/usG(最高级)：1000v/us（１）开通时间ton与关断时间toff6动态参数普通晶闸管ton约6us,快速晶闸管ton约1us。（１）49di/dt太大将导致器件局部过热损坏门极在芯片侧部(螺栓型）门极在芯片中部（平板型）di/dt太大将导致器件局部过热损坏门极在芯片侧部(螺栓型）507额定结温Ｔjm结温开通损耗通态损耗关断损耗断态损耗门极损耗7额定结温Ｔjm结温开通损耗51例:KP200-8B表示额定电流200A/额定电压800V/管压降0.4v~0.5v的普通晶闸管ＰＫ管压降等级额定电压等级额定电流Ｐ普通型Ｋ快开型Ｎ逆导型Ｇ可关断型Ｓ双向型8型号例:KP200-8B表示额定电流200A/额定电压ＰＫ管压52本章思考题1.晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的除螺栓式以外还有？2.晶闸管象二极管一样具有可控的什么特性？3.为了保证晶闸管可靠与迅速关断，通常在管子阳极电压下降为零之后，在门极采取什么措施？4.型号为KP10-1000晶闸管的额定容量是多少？5.如何选择晶闸管的容量？6.在分析了晶闸管的主要参数后，你使用晶闸管时应注意什么？本章思考题1.晶闸管是硅晶体闸流管的简称，常用的除螺栓式以外531.双向晶闸管（TriodeACSwitch——TRIAC或Bidirectionaltriodethyristor）图1-10双向晶闸管的电气