第九章 晶闸管技术
在第二章第一节介绍了晶闸管结构组成和基本性能。利用晶闸管的可控功能可实现弱电对强电的控制，加之晶闸管具有体积小、重量轻、效率高、控制灵活等优点，晶闸管可用于下列过程：
①可控整流：将交流电转换成可调的直流电；
②逆变器：将直流电转换成交流电；
③变频：将一种频率的交流电转换成另一种频率或频率可调的交流电；
④交流调压：将固定的交流电压转换成有效值可调的交流电压；
⑤斩波：将固定的直流电压转换成平均值可调的直流电压；
⑥无触点通断：制作无触点开关，代替交流接触器实现通断控制。
晶闸管技术在电源装置、电力牵引、电力传动、家用电器等生产领域得到了广泛应用。大容量晶闸管的额定电压达数千伏，额定电流达数千安。
晶闸管属于半导体器件，也有过载能力较差、控制电路复杂的特点。
第一节 晶闸管的工作原理和特性
晶闸管种类很多。按照功能，除单向晶闸管外，还有双向晶闸管、光控晶闸管、可关断晶闸管等有特殊功能的晶闸管。按照结构，晶闸管有螺栓型、平板型两种典型结构。螺栓型的额定电流较小，其螺栓的一端是阳极引线，另一端粗引线是阴极、细引线是门极。阳极螺栓还用以固定散热器。平板型的额定电流在100A以上，其中间金属环的引线是门极，两侧平面分别是阳极和阴极。几种常见晶闸管见图9-1。
图9-1 晶闸管
(a)8TA41 (b)KS20A (c)KK2000A (d)KK4500A
一、晶闸管的工作原理
如图木区枢怎么读9-2(a)所示，晶闸管有四层半导体、三个PN结。如下图9-2(b)所示，可将一只晶闸管看作是连在一起的一只PNP三极管和一只NPN三极管。其等效电路见图9-2(c)。
图9-2 晶闸管原理
在阳极企业文化理念标语A与阴极K之间加上正向电压的条件下，如果在门极G与阴极之间加上触发电压，产生触发电流IG，T2导通并放大，产生IC2；IB1= IC2，T1导通并放大，产生IC1，在IG=0
的情况下，IB2= IC1，晶闸管继续导通，并达到饱和状态。显然，只要IC1大于某一界限，即使触发电压已经消失，晶闸管将保持导通。这一界限称为晶闸管的维持电流。
晶闸管只有导通和关断两种工作状态。晶闸管在关断状态，如阳极电位高于是阴极电位，且门极、阴极之间有足够的正向电压，则从关断转为导通。晶闸管在导通状态，如阳极电位高于阴极电位，且阳极电流大于维持电流，即使除去门极、阴极之间电压，仍然维持导通；如阳极电位低于阴极电位或阳极电流小于维持电流，则从导通转为关断。
二、晶闸管的特性和技术参数
1．晶闸管的伏安特性
晶闸管的伏安特性是其阳极电流IA与阳、阴极电压UAK的关系曲线。晶闸管的伏安特性见图9-3。在门极断开，即门极电流IG=0水煮鱼时，在其阳极和阴极之间加正向电压UAK，随着UAK增加，阳极电流IA沿曲线的0A段变化。这时的阳极电流增加很慢，只有数毫安，称为正向漏电流。这时晶闸管的阳极和阴极之间处于正向关断状态。
当阳极电压升高到UB0时，晶闸管由关断转为导通，阳极电流急剧增大，伏安特性由0A跳
变到BC段。晶闸管导通后，UAK降低为1V左右。UAK称为正向转折电压。这种不加控制电压，即IG=0，只是在很高的阳极电压作用下，使晶闸管导通的状态不是晶闸管的正常工作状态。
晶闸管正常工作时，应保持阳、阴极之间外加电压UAK<UBO，并在门极、阴极之间加正向触发电压。这时，触发电流IG0，正向转折电压降低。IG越大，转折电压越低。图中，触发电流IG2>IG1>0，相应的转折电压UBO2<UBO1<U荷兰鼠BO。当IG足够大时，只要很小的正向电压就能导通。
图9-3 晶闸管的伏安特性曲线
当阳极、阴极加反向电压时，晶闸管处于反向关断状态，其特性与硅二极管的反向特性相似。当反向电压超过击穿电压URM时，晶闸管被击穿，电流急剧增大，晶闸管被损坏。
2．晶闸管的技术参数
(1)正向关断峰值电压UDRM 门极开路时，允许加在晶闸管阳极与阴极之间的正向峰值电压。一般规定为比正向转折电压低100V。
梦幻西游好玩吗(2)反向关断峰值电压URRM 门极开路时，允许加在晶闸管阳极与阴极之间的反向峰值电压。规定为比反向击穿电压低100V或反向击穿电压的80%。通常把UDRM和URRM中较低的一个作为晶闸管元件的额定电压。
下沙华元电影大世界(3)额定正向平均电流IF 是在规定的结温、环境温度和冷却条件下，晶闸管一个周期内允许通过的工频正弦半波电流的平均值。。
(4)维持电流IH 门极开路时，能维持晶闸管继续导通的最小阳极电流。
(5)触发电压UG和触发电流IG 在阳极与阴极之间加有一定正向电压的条件下，能使晶闸
管导通的最小门极控制电压和控制电流。前者约为15V、后者为数毫安至数百毫安。
第二节 晶闸管可控整流电路
一、单相半波可控整流电路
1．电阻性负载单相半波可控整流
电路见图9-4(a)。电源电压u2、触发电压uG、负载电压uL、晶闸管电压uV的波形见图9-4 (b)。图中，称为移相角或控制角、称为导通角。+=。输出电压平均值。如果忽略管压降，移相范围，即可调范围为0180。
图9-4 电阻性负载半波可控整流
2．电感性负载单相半波可控整流
电路见下图9-5(a)。电源电压u2、触发电压uG、负载电压uL、晶闸管电压uV、负载电流iL的波形见下图9-5(b)。由于电感上电流不能突变，当U2=0时iL0，晶闸管保持导通，负载上产生反向电压。当=90时输出电压平均值为零。因此，其移相范围仅为090。在电感较大，控制角也较大的情况下，晶闸管将不能关断，从而失去控制作用。
图9-5 电感性负载半波可控整流
为了克服上述电感性电路存在的问题，在负载上并联一续流二极管。其电路和波形见图9-6(a)和(b)。晶闸管导通时，iD=0。U2=0时，晶闸管关断，iT=0，负载电流经续流二极管成回路，且iL=iD。因此，iL=iT+iD。
图9-6 带续流二极管的半波可控整流
二、单相桥式半控整流电路
1．电阻性负载单相桥式半控整流
电路见图9-7(a)。电源电压u2、触发电压uG、负载电压uL、负载电流iL的波形见图9-7(b)。正半周触发后晶闸管VT1、二极管VD2导通；负半周触发后晶闸管VT2、二极管VD1导通。
版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。
发表评论