(中职)第6章-晶闸管及其应用电路电子教案.doc

（中职）第6章_晶闸管及其应用电路电子教案
第6章 晶闸管及其应用电路

【课题】
6.1一般晶闸管及其应用
【教学目的】
1．了解晶闸管的基本结构、电路符号和工作特性。
2．了解晶闸管在可控整流、交流调压和无触点开关电路的结构及工作原理。
3．了解晶闸管对触发电路的要求。
【教学重点】
1．晶闸管的基本结构、电路符号及工作特性。
2．单相半波可控整流电路、交流调压电路和无触点开关电路的结构及工作原理。
【教学难点】
1．晶闸管的工作特性。
2．单相半波可控整流电路、交流调压电路和无触点开关电路的工作原理。
【教学参考学时】
4学时
【教学方法】
讲授法、分组讨论法
【教学过程】
一、引入新课
通过实物演示，如家用调光台灯等一些实例，让学生了解晶闸管有哪些应用，从而激发学生们的学习兴趣。
二、讲授新课
6.1.1 晶闸管的基本结构与工作特性
1．晶闸管的结构和电路符号如图6.1所示。
控制极G
阳极A
阴极K

（a）内部结构　　 （b）电路符号
图6.1　晶闸管的基本结构
2.晶闸管的工作特性
通过图6.2所示的电路实验现象说明晶闸管的工作特性。
晶闸管具有单向导电性和正向导通可控性，晶闸管由阻断状态转变为导通状态应同时具备两个条件：一是晶闸管的阳极A电位要高于阴极K电位；二是控制极G和阴极间施加正向电压。晶闸管的关断方法是A极—K极之间电压为零或负电压。当晶闸管的阳极电流小于其维持电流时，也会由导通变为阻断。

图6.2 单向晶闸管的工作特性
6.1.2晶闸管的主要参数
反向峰值电压VRRM、额定正向平均电流、正向平均管压降、维持电流和最小触发电压。
6.1.3晶闸管应用电路
1．单相半波可控整流电路
将整流电路中的整流元件（二极管），换成具有整流和可控特性的晶闸管，可实现将交流电转换成可变直流电的功能。单相半波可控整流电路是最基本的可控整流电路。
接有电阻性负载的单相半波可控整流电路如图6.3（a）所示，图6.3（b）和（c）所示为电路输入电压、控制电压和输出电压的波形图。工作原理如下：
（1）在0≤ωt<π期间，v2为正半周，单向晶闸管承受正向电压，此时：
①在0≤ωt<α期间，触发电压vG =0，单向晶闸管处于正向阻断状态，输出电压vo =0。
②当ωt=α（控制角）时，控制极G加有触发电压vG，单向晶闸管导通，由于单向晶闸管正向电压很小，电源电压几乎全部加到负载上，输出电压vo = v2。
③在α<ωt<π期间，尽管触发电压vG在单向晶闸管导通后已消失，但单向晶闸管仍保持导通状态，vo = v2。
④当ωt=π时，v2 =0，晶闸管自行关断。
（2）在π<ωt≤2π期间，v2为负半周，单向晶闸管承受反向电压，呈反向阻断状态，输出电压vo =0。
（3）比较图6.3（b）和（c）可知，改变控制角α的大小，可以控制整流输出电压平均值的大小。
V
vo
vo
vo

图6.3 单相半波可控整流电路
2. 交流调压电路
（1）交流调压电路组成
t5

t4
t2
t3
如图6.4（a）所示。该电路的结构特点是将两只单向晶闸管反向并联之后串联在交流电路中。

（a）电路图

（b）v2、vG和vo的波形图
图6.4　交流调压电路
（2）工作原理
①在为正半周时，晶闸管V1因承受反向电压而截止，而晶闸管V2因承受正向电压，在t = t 1时刻，将触发电压vG加到V2控制极G时，V2触发导通，输出端获得正半周电压。当输入电压过零时，自动关断。如图6.4（b）所示。
②在为负半周时，V2截止，V1承受正向电压，在t = t 2时刻，将vG加到V1控制极G时，V1触发导通，输出端获得负半周电压。当输入电压过零时，V1自动关断。
3．无触点开关电路
在开关频率很高的电路中，常用晶闸管代替接触器、继电器来控制电路的通断。
（1）交流无触点开关电路
①电路组成：将交流调压电路中两晶闸管的控制极G通过开关连接起，如图6.5所示电路。
②工作原理：因单向晶闸管K-G极间存在300Ω~500Ω之的电阻，如果电路中的开关S闭合，当交流电的正半周到来时，晶闸管V1的K-G极间电阻向晶闸管V2提供触发电压和电流，使其导通，交流电自a端经V2、RL流向b端；当交流电过零时，V2由导通状态变为截止状态；当交流电的负半周到来时，V2的K-G极间电阻向V1提供触发电压和电流，使其导通，交流电自b端经V1、RL流向a端；当交流电再次过零时，V1则从导通状态变为截止状态。因此，只要开关S闭合，两单向晶闸管便交替导通与截止，使交流电得以流通。当开关S关断时，晶闸管得不到触发电压与电流，交流电路也就切断了。
图6.6　直流无触点开关电路
（2）直流无触点开关电路
电路组成如图6.6所示。
电路的工作原理：当vG加至控制极G时，导通，有电流流过负载，同时，电源经及对电容充电；当vG加至控制极G时，导通，电容两端的电压经加在的A、K两端，因承受反向电压而被关断，此时，无电流流过，达到了控制电流在负载中的流通与关断目的。
三、课堂小结
1．晶闸管具有单向导电性和正向导通可控性。
2．晶闸管的主要参数。
3．晶闸管应用电路：单相半波可控整流电路、交流调压电路和无触点开关电路。
四、课堂思考
P133思考与练习题1~3。
五、课后练习
P139 一、填空题：1~4；二、选择题：2；三、问答题：1。

【课题】
6.2　特殊晶闸管及其应用
【教学目的】
1．了解各种特殊晶闸管的特点、电路符号及功能。
2．了解特殊晶闸管的应用。
【教学重点】
1．各种特殊晶闸管的结构特点及电路符号。
2．各种特殊晶闸管与普通晶闸管的结构差异性。
3．各种特殊晶闸管的应用。
【教学难点】
各种特殊晶闸管的结构特点及功能。
【教学参考学时】
2学时
【教学方法】
讲授法、分组讨论法
【教学过程】
一、引入新课
复习普通（单向）晶闸管结构及性能特点，并了解其在使用上的局限性，提出新的设想——对元器件的改进。
二、讲授新课
通过对比的方式学习特殊晶闸管的结构特点、特殊功能及应用。
各种特殊晶闸管的结构特点及功能表
项目
名称
电路符号
结构特点
特殊晶闸管与普通晶闸管的性能差异
应用
普通（单向）晶闸管
特殊晶闸管
　双向晶闸管

NPNPN五层三个电极器件。
直流控制器件。要控制交流负载，需两套独立的触发电路。
交流开关器件。在第一阳极和第二阳极之间输入交流电时，控制极上无论加入正脉冲还是负脉冲，晶闸管都可以导通。
实现交流调压、交流调速、交流开关、调光设备中。
快速晶闸管

PNPN四层三个电极器件。
因为器件导通和关断需要一定的时间，且阳极电压上升速度太快时，不仅会使元件产生误导通，而且会烧坏元件。因此，在开关频繁、电压电流变化快的场合不适用。
能适应于高频应用的可控硅，它具有开通速度快、开关时间短、开关损耗小，承受电流上升率和电压上升率能力强等优点。其开通时间为4～8us，关断时间为10～60us。

用于大功率直流开关、大功率中频感应加热电源、超声波电源、激光电源、雷达调制器及直流电动车辆调速等领域。
可关断晶闸管

PNPN四层三个电极器件。
导通后欲使其关断，必须使正向电流低于维持电流IH，或施加反向电压强迫关断。
欲使已导通的晶闸管关断，只要在控制极上加入负触发脉冲即可。
斩波器、逆变器、电子开关、恒压调频装置及电力系统中。
光控晶闸管

PNPN四层二个电极和一个受光窗口或光导纤维、光缆。
触发信号来源于触发脉冲。
触发信号为光信号或光电信号。对光信号的要求：用波长在0.8～0.9的红外线及波长在1左右的激光作光源。
光控自动路灯、光控电子开关、自动化生产监控设备等电子产品。

三、课堂小结
各种特殊晶闸管的结构特点、电路符号、特殊功能及应用。
四、课堂思考
P136思考与练习题1~4。
五、课后练习
P139 二、选择题：1、3。
【课题】
实训项目 家用调光台灯电路的安装和调试
【实训目标】
1．理解家用调光台灯电路的工作原理。
2．能根据需要选用元器件。
3．会组装和调试家用调光台灯电路。
【教学重点】
1．家用调光台灯电路组成、元器作用及工作原理。
2．能根据需要选用元器件。
3．组装和调试家用调光台灯电路。
【实训难点】
1．家用调光台灯电路工作原理。
2．晶闸管型号的选定。
3．组装和调试家用调光台灯电路。
【参考实训课时】
2学时
【实训方法】
讲授法、演示法、实操法
【实训过程】
一、实训任务
任务一 理解调光台灯的电路原理
任务二 晶闸管的参数确定和型号选择
任务三 调光台灯的安装与调试
二、实训小结
1．调光台灯的电路原理。
2．晶闸管的参数和选择合适型号的依据。
3．调光台灯的安装与调试步骤。
4．在安装与调试过程中，对遇到的问题是如何进行分析和解决的总结。
四、课后作业
1．实训报告及本次实训的体会和收获。
2．完成项目实训评价表的学生自评部分。
3. P139 三、问答题：2；四、技能实训题。

5