第一章节：电力电子器件晶闸管幻灯片.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * §1.3 半控器件—晶闸管 §1.3.1 晶闸管的结构与工作原理 §1.3.2 晶闸管的基本特性 §1.3.3 晶闸管的主要参数 §1.3.4 晶闸管的派生器件 §1.3.1 晶闸管的结构与工作原理 一．外形、结构和符号 ● 外形有螺栓型和平板型两种封装型式； ● 引出阳极A、阴极K和门极G （控制端）三个联接端； ● 螺栓型封装，螺栓是其阳极，可与散热器紧密联接且安装方便； ● 平板型封装的晶闸管由两个散热器将其夹在中间 图1-6 晶闸管的外形、结构和电气图形符号 a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号 A A G G K K c） A G K P1 J1 J2 J3 N2 P2 N1 K A G b） a） §1.3.1 晶闸管的结构与工作原理 4．晶闸管导通后，撤掉Ig，晶闸管仍维持导通； 5．关断：撤掉维持导通的正向电压或施加反向电压使其阳极电流 IA 下降到某一数值以下，晶闸管才能关断。 二．工作原理： R NPN PNP A G S K E G I G E A I K I C2 I C1 I A V 1 V 2 P 1 A G K N 1 P 2 P 2 N 1 N 2 a) 双晶体管模型 b) 工作原理图 图1-7 晶闸管的 双晶体管模型及其工作原理 1．正向电压： J2 结反向偏置，不导通； 2．反向电压： J1、J3 结反向偏置，不导通； 3．在正向电压时注入Ig： 经V2 放大产生 IC2 , 形成V1 的基流Ib1，又经 V1 放大形 成 IC1 注入V2，最终形成正 反馈，晶闸管导通； §1.3.1 晶闸管的结构与工作原理 IC1＝?1 IA ＋ ICBO1 （1－1） ?1 ：共基极电流增益 IC2＝?2 IK ＋ ICBO2 （1－2） ICBO：共基极漏电流 I K＝IA＋IG （1－3） IA＝Ic1＋Ic2 （1－4） ★ 晶闸管中的晶体管特性为： ● 在低发射极电流下? 是很小的； ● 而当发射极电流建立起来之后，? 迅速增大。 （1－5） ★ 晶闸管阳极IA：由双晶体管模型的工作原理，可导出在门极 电流的作用下IA为： §1.3.1 晶闸管的结构与工作原理 ★ 阻断状态：IG=0，?1+?2 很小 流过晶闸管的漏电流稍大于两个晶体管漏电流之和； ★ 开通（门极触发）：注入触发电流IG IG使发射极电流增大以致?1+?2 趋近于1的话，流过晶闸管的阳极 电流IA将趋于饱和，从而实现饱和导通。开通后IA由外电路决定； ★ 导通后：门极触发电流可撤除，门极失去控制作用； ★ 其他几种可能导通的情况： ● 阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应； ● 阳极电压上升率du/dt过高； ● 结温较高； ● 光直接照射硅片，即光触发。可用此方式制成光触发晶闸管，可 保证控制电路与主电路之间的良好绝缘，应用于高压电力设备中 ● 只有门极触发（包括光触发）是最精确、迅速而可靠的控制手段 §1.3.2 晶闸管的基本特性 一．静态特性 ★ 承受反向电压：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：仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通 ★ 晶闸管导通后：门极就失去控制作用 ★ 关断晶闸管：应使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下 ★ 晶闸管的伏安特性： 正向伏安特性 反向伏安特性 §1.3.2 晶闸管的基本特性 一．静态特性 1．正向特性：器件施加正向电压，IG=0 时，正向阻断状态，只有 很小的正向漏电流流过；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； ● 随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低； ● 导通后其特性和二极管的正向特性相仿，压降很小，在1V左右 ● 导通后，当IG＝0且IA降至接近于零的某一数值 IH 以下，晶闸管 又回到正向阻断状态。IH 称为维持电流。 2．反向特性：器件上施加反向电压，其特性类似二极管反向特性； 3．门极伏安特性：门极和阴极之间的伏安特性称为门极伏安特性 ● 门极触发电流是通过在门极和阴极之间施加触发电压而产生的， 阴极是晶闸管主电路与控制电路的公共端； ●