第20章晶闸管及其应用

第20章晶闸管及其应用晶闸管（Thyristor）可控硅（SCR)（SiliconControlledRectifier）

晶闸管是在晶体管基础上发展起来的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。

晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导通时间是可控的，主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。

体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。

优点：G控制极20.1晶闸管20.1.1基本结构及工作原理K阴极G阳极

A四层半导体1.基本结构和符号KGA符号外形结构三个

PN

结P1P2N1N2常用晶闸管的图片螺栓型晶闸管晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构2.晶闸管导通实验GKATSHL(a)HLGKATS(b)GKATSHL(c)GKATSHL(d)(c)去掉控制极正向电压，灯泡亮。(d)阳极加反向电压，灯泡熄灭。(a)控制极不加电压，灯泡不亮。(b)控制极加正向电压，灯泡亮。①晶闸管导通的条件：

晶闸管阳极与阴极之间加正向电压（UAK>0）。同时晶闸管控制极与阴极之间加正向触发电压或正向触发脉冲。晶闸管导通后，控制极便失去作用。

依靠正反馈，晶闸管仍可维持导通状态。②晶闸管关断的条件：晶闸管阳极电流小于维持电流（IA<IH），或将阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反相电压（UAK<0）。3.晶闸管导通和关断条件HLGKATS(b)P1P2N1N2K

GA晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合+KA

T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGNPPNNAGKP4.工作原理T1T2工作原理A

在极短时间内使两个三极管均饱和导通，此过程称触发导通。形成正反馈过程KGEA>0、EG>0EGEA+_R

晶闸管导通后，去掉EG

，依靠正反馈，仍可维持导通状态。工作原理GEA>0、EG>0KEA+_RT1T2EGA形成正反馈过程正向特性反向特性URRMUFRMIG2>IG1>IG0UBRIFUBO正向转折电压IHoUIIG0IG1IG2+_+_反向转折电压正向平均电流维持电流U20.1.2伏安特性及主要参数1.伏安特性2.晶闸管型号及其含义导通时平均电压组别共九级,用字母A~I表示0.4~1.2V额定电压,用百位或千位数表示取UFRM或URRM较小者额定正向平均电流(IF)

（晶闸管类型）

P--普通晶闸管

K--快速晶闸管

S--双向晶闸管

晶闸管KP普通型如KP200-18F

表示额定正向平均电流为200A，额定电压为1800V，管压降为0.9V的普通晶闸管。20.2可控整流电路20.2.1单相半波可控整流

1.电阻性负载(1)电路分析u

>0时：若ug=0，晶闸管不导通，u

<0时:晶闸管承受反向电压不导通,uo=0,uT=u，故称可控整流。控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导通，uuoRL+–+uT+––Tio(2)工作原理t12u

<

0时:可控硅承受反向电压不导通即：晶闸管反向阻断

加触发信号，晶闸管承受正向电压导通tOu

>0时:tOuuoRL+–+uT+––TiotO

接电阻负载时单相半波可控整流电路电压、电流波形控制角t1tOtOt22tO导通角(3)工作波形(4)整流输出电压及电流的平均值由公式可知：改变控制角，可改变输出电压Uo。(5)有效值：20.2.2单相半控桥式整流电路1.电路2.工作原理T1和D2承受正向电压。T1控制极加触发电压,则T1和D2导通，电流的通路为T1、T2晶闸管D1、D2二极管aRLD2T1b(1)电压u

为正半周时io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–b此时，T2和D1均承受反向电压而截止。io+–+–T1T2RLuoD1D2au+–bT2和D1承受正向电压。T2控制极加触发电压,则T2和D1导通，电流的通路为(2)电压u

为负半周时bRLD1T2a此时，T1和D2均承受反向电压而截止。ttOtO3.工作波形2tO4.输出电压及电流的平均值5有效值：例：桥式可控整流电路中，U2=220V，RL=3,可控硅控制角=15~180，求输出电压平均值UL的调节范围，以及可控硅（包括二极管）的电流平均值的最大值和承受的最大反向电压。T1T2D1D2RLuLu2AB+-=191V，=15=0V，=180=191/3