电机控制技术（晶闸管的结构与原理与特性）

——晶闸管结构原理与特性电机控制技术工作单位：邢台职业技术学院主讲：李光举目录1.基本结构12.工作原理25.主要参数53.导通条件34.截止条件4晶闸管的结构原理特性晶闸管又叫可控硅。自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族，它主要有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。从晶闸管的电路符号可以看到，它和二极管一样是一种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G，这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。

晶闸管又称可控硅（SCR)（SiliconControlledRectifier）是一种大功率半导体器件，它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。晶闸管具有体积小、重量轻、无噪声、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）等特点。晶闸管是可以耐高压、大电流的大功率器件，随着设计技术和制造技术的进步，越来越大容量化。常见晶闸管外形图如下所示：1.基本结构晶闸管的外形如下图所示，其中电流较大的有螺栓形和平板形两种。螺栓形这种结构更换元件很方便，用于100A以下的元件。平板形，这种结构散热效果比较好，用于200A以上的元件。螺旋式结构平板式结构1.基本结构晶闸管由四层半导体构成。下图所示为螺栓形晶闸管的内部结构，它由单晶硅薄片P1、N1、P2、N2四层半导体材料叠成，形成三个PN结。图(b)和(c)所示分别为其示意图和表示符号。再往下的彩色图更加醒目。晶闸管结构示意图1.基本结构P1P2N1N2四层半导体K（阴极）G（控制极）A（阳极）三个

PN结AKG符号晶闸管不导通无论控制极G与阴极K之间是否加有电压，晶闸管均不能导通。2.工作原理P1P2N1N2N1P2AGK控制极G和阴极K之间不加正向电压阳极A和阴极K加反向电压反偏反偏阳极A和阴极K加正向电压正偏正偏反偏控制极G和阴极K之间加正向电压正向电压足够大时，三个PN结都正偏，晶闸管导通。KAGVT1VT2KAGVT1VT2RLUGUAIGβ2IGβ2IGβ1正反馈

两个晶体管进入饱和导通状态。

晶闸管导通后，UAK≈0.6～1.2V

此时即使去掉控制极与阴极之间的电压，由于本身的正反馈作用晶闸管仍能维持导通。控制极电压UG的作用仅仅是触发晶闸管的导通3.晶闸管的导通条件为：①阳极和阴极间加正向电压。②控制极和阴极间加正向触发电压。③阳极电流不小于维持电流。①阳极A加反向电压，或不加触发信号。②晶闸管正向导通后，若令其关断，必须减小UA（或使UA反向），使晶闸管中电流小于维持电流。4.晶闸管的截止条件为：UAKIAIHINIG=0UBO导通URO5.伏安特性△UIG1IG2IG增加导通电压1V左右正向折转电压反向击穿电压O5.主要参数

通态平均电流IF：允许通过晶闸管阳极的工频频率正弦波半波电流的平均值。维持电流IH：在控制极开路的情况下，晶闸管维持导通时的最小阳极电流。正向电流小于IH时，管子自动阻断。触发电压UG和触发电流IG：晶闸管从阻断到完全导通所需要的最小的控制极直流电压和电流。

正向断态重复峰值电压UFRM：控制极开路的条件下，允许重复作用在晶闸管上的最大正向电压。一般情况下UFRM

＝UBQ×80%。反向重复峰值电压URRM

：控制极开路的条件下，允许重复作用在晶闸管上的