双向晶闸管及其他晶闸管.pdf

1 一、双向晶闸管一、双向晶闸管 1.1.双向晶闸管的外形与结构双向晶闸管的外形与结构 双向晶闸管的外形与普通晶闸管类似，有塑封式、双向晶闸管的外形与普通晶闸管类似，有塑封式、螺栓式和平板式。但其内部是一种螺栓式和平板式。但其内部是一种NPNPNNPNPN五层结构五层结构引出三个端线的器件。如图引出三个端线的器件。如图1-71-7所示。所示。第三节 双向晶闸管及其他派生晶闸管图图1-7 1-7 双向晶闸管双向晶闸管 21.1.双向晶闸管的外形与结构双向晶闸管的外形与结构常常见见双双向向晶晶闸闸管管引引脚脚排排列列 32.2.双向晶闸管的特性与参数双向晶闸管的特性与参数双向晶闸管具有正反向对称的伏安特性曲线。正双向晶闸管具有正反向对称的伏安特性曲线。正向部分位于第向部分位于第I I象限，反向部分位于第象限，反向部分位于第IIIIII象限。象限。如如图图1-71-7（d d）所示。所示。双向晶闸管均方根值电流（即额定电流）与普通双向晶闸管均方根值电流（即额定电流）与普通晶闸管平均值电流（额定电流）之间的换算关系晶闸管平均值电流（额定电流）之间的换算关系式为式为 )()()(45.02RMSTRMSTAVTIII 国产双向晶闸管的型号表示如：国产双向晶闸管的型号表示如：KS50-10-21，额定电流，额定电流50A，额定电压，额定电压10级，断态电压临界上升率级，断态电压临界上升率du/dt为为2级，换向级，换向电流临界下降率电流临界下降率di/dt为为1级。级。4 3.3.双向晶闸管的触发方式双向晶闸管的触发方式双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加正负电压都能触双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加正负电压都能触发。主电压与触发电压相互配合，可以得到四种触发方式：发。主电压与触发电压相互配合，可以得到四种触发方式：+触发方式触发方式：主极主极T T1 1为正，为正，T T2 2为负；门极电压为负；门极电压G G为正，为正，T T2 2为为负。特性曲线在第负。特性曲线在第象限。象限。-触发方式触发方式：主极主极T T1 1为正，为正，T T2 2为负；门极电压为负；门极电压G G为负，为负，T T2 2为为正。特性曲线在第正。特性曲线在第象限。象限。+触发方式触发方式：主主极极T T1 1为负，为负，T T2 2为正；门极电压为正；门极电压G G为正，为正，T T2 2为为负。特性曲线在第负。特性曲线在第象限。象限。-触发方式触发方式：主极主极T T1 1为负，为负，T T2 2为正；门极电压为正；门极电压G G为负，为负，T T2 2为为正。特性曲线在第正。特性曲线在第象限。象限。由于双向晶闸管的内部结构原因，四种触发方式中触发灵敏由于双向晶闸管的内部结构原因，四种触发方式中触发灵敏度不相同，以度不相同，以+触发方式灵敏度最低，使用时要尽量避开，触发方式灵敏度最低，使用时要尽量避开，常采用的触发方式为常采用的触发方式为+和和-。+触发灵敏度最高。触发灵敏度最高。54.4.双向晶闸管的门极控制双向晶闸管的门极控制双向晶闸管的控制方式常用的有两种，双向晶闸管的控制方式常用的有两种，第一种第一种为移相触发为移相触发，与普通晶闸管一样，是通过控制，与普通晶闸管一样，是通过控制触发脉冲的相位来达到调压的目的。触发脉冲的相位来达到调压的目的。第二种是第二种是过零触发过零触发，适用于调功电路及无触点开关电路。，适用于调功电路及无触点开关电路。本相电压强触发电路本相电压强触发电路 这种触发方式电路简单、工作这种触发方式电路简单、工作可靠，主要用于双向晶闸管组可靠，主要用于双向晶闸管组成的交流开关电路。成的交流开关电路。64.4.双向晶闸管的门极控制双向晶闸管的门极控制简易触发电路简易触发电路电风扇无级调速电路图电风扇无级调速电路图 接通电源后，电容接通电源后，电容C1充电，当电容充电，当电容C1两端电压的峰值达到氖管两端电压的峰值达到氖管HL的击穿电压时，的击穿电压时，HL亮，双向晶闸管亮，双向晶闸管VT被触发导通，电扇转动。被触发导通，电扇转动。改变电位器改变电位器RP的大小，即改变了的大小，即改变了C1的充电时间常数，使的充电时间常数，使VT的导的导通角发生变化，也就改变了电动机两端的电压，因此电扇的转速通角发生变化，也就改变了电动机两端的电压，因此电扇的转速改变。由于改变。由于RP是无级变化的，因此电扇的转速也是无级变化的。是无级变化的，因此电扇的转速也是无级变化的。74.4.双向晶闸管的门极控制双向晶闸管的门极控制单结晶体管触发单结晶体管触发单结晶体管触发的交流调压电路单结晶体管触发的交流调压电路 调节调节RP阻值可改变负载阻值可改变负载RL上电压的大小。上电压的大小。84.4.双向晶闸管的门极控制双向晶闸管的门极控制集成触发器集成触发器KC06组成的双向晶闸管移相交流调压电路组成的双向晶闸管移相交流调压电路 9包括所有专为快速应用而设计的晶闸管，有快速晶闸包括所有专为快速应用而设计的晶闸管，有快速晶闸管和高频晶闸管（管和高频晶闸管10kHz10kHz以上）；以上）；管芯结构和制造工艺进行了改进，开关时间以及管芯结构和制造工艺进行了改进，开关时间以及du/dtdu/dt和和di/dtdi/dt耐量都有明显改善；耐量都有明显改善；普通晶闸管关断时间数百微秒，快速晶闸管数十微秒，普通晶闸管关断时间数百微秒，快速晶闸管数十微秒，高频晶闸管高频晶闸管1010 s s左右；左右；高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高频晶闸管的不足在于其电压和电流定额都不易做高；高；由于工作频率较高，选择通态平均电流时不能忽略其由于工作频率较高，选择通态平均电流时不能忽略其开关损耗的发热效应；开关损耗的发热效应；FSTFST由于允许长期通过的电流有限，所以其不宜在低频由于允许长期通过的电流有限，所以其不宜在低频下工作。下工作。二、快速晶闸管二、快速晶闸管（Fast Switching ThyristorFST)10 逆导晶闸管是将晶闸管反并联一个二极逆导晶闸管是将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件，这种管制作在同一管芯上的功率集成器件，这种器件不具有承受反向电压的能力，一旦承受器件不具有承受反向电压的能力，一旦承受反向电压即开通。反向电压即开通。三、逆导晶闸管三、逆导晶闸管（Reverse Conducting ThyristorRCT）b)a)UOIKGAIG=0图图1-9 逆导晶闸管的电气图形符号和伏安特性逆导晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)电气图形符号电气图形符号 b)伏安特性伏安特性11四、四、光控晶闸管光控晶闸管（Light Triggered ThyristorLTT）光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用光控晶闸管又称光触发晶闸管，是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。图图1-10 1-10 光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性光控晶闸管的电气图形符号和伏安特性a)a)电气图形符号电气图形符号 b)b)伏安特性伏安特性光强度强弱b)AGKa)OUAKIA 光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，而且可以避免光触发保证了主电路与控制电路之间的绝缘，而且可以避免电磁干扰的影响，因此在高压大功率场合广泛应用。电磁干扰的影响，因此在高压大功率场合广泛应用。12本章小结本章小结普通晶闸管导通条件是：对晶闸管的阳极和阴极两端加正向电压，同时在它的门极和阴极两端也加适当的正向电压。关断条件是：使流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。熟悉晶闸管的阳极和门极伏安特性和主要参数，对正确使用和选择元件有着重要的意义。选择晶闸管的额定电压应为元件在电路中可能承受的最大瞬时值电压的23倍。晶闸管为单向可控器件,故其额定电流定义为平均值，但由于晶闸管的结温与流过器件的有效电流有关，所以选择额定电流参数时，应使额定电流有效值大于元件在电路中可能流过的最大电流有效值，一般取1.52倍安全裕量。13 双向晶闸管内部结构可看作两只普通晶闸管反并联，引出的三个端子为主极T1、T2和门极G。它具有正反向对称的伏安特性，主要参数有断态重复峰值电压UDRM和额定通态电流IT，因双向晶闸管正反向都能触发导通，所以额定通态电流为有效值。双向晶闸管有四种触发方式：+、-、+、-，其中以+触发灵敏度最高，+最低，使用时一般采用+、-接法。