电力电子第二讲晶闸管.pdf

电力电子技术中的晶闸管，又称为晶体闸流管或可控硅整流器（SCR），是一种半控型电力半导体器件。晶闸管的核心是P1N1P2N2四层半导体结构，它包含了两个相互关联的三极管。晶闸管的工作特性包括： 1. **结构与工作原理**：晶闸管由四层半导体构成，形成P-N-P-N结构，其内部包含两个串联的三极管。当阳极A施加正向电压，同时门极G注入触发电流，晶闸管会导通。一旦导通，门极电流对导通状态就不再起控制作用。 2. **工作特性**： - **反向电压下**，无论门极是否有电流，晶闸管均不导通。 - **正向电压下**，必须有门极触发电流才开通。 - **导通后**，门极失去控制作用，需电流降至接近零才能关断。 3. **静态特性**：晶闸管的V-I特性曲线分为正向和反向特性。正向特性显示，没有门极电流时，只有很小的正向漏电流，当电压超过转折电压时，器件开通。反向特性类似二极管，反向阻断状态下只有极小反向漏电流。 4. **动态特性**：开通和关断过程有延迟时间和上升时间。开通时间由延迟时间和上升时间组成，关断时间包括反向和正向阻断恢复时间。普通晶闸管的关断时间大约几百微秒。 5. **主要参数**： - **电压定额**：包括断态重复峰值电压UDRM、反向重复峰值电压URRM和通态峰值电压UT。 - **电流定额**：通态平均电流IT(AV)是最大允许工频正弦半波电流的平均值，维持电流IH和擎住电流IL是保持和启动导通所需的最小电流，浪涌电流ITSM是指异常情况下的最大正向过载电流。 - **动态参数**：开通时间tgt和关断时间tq，以及断态电压上升率du/dt和通态电流上升率di/dt，这些参数限制了电压和电流的变化速率以防止误触发和设备损坏。 6. **触发电路**：触发电路的作用是生成适当的门极脉冲，确保晶闸管在需要时导通。脉冲宽度应足以保证可靠导通，且脉冲幅度和定时需精确，以满足器件的控制需求。 晶闸管广泛应用于电力调压、电机控制、开关电源等领域，其性能参数的选择直接影响到系统的稳定性和效率。理解并掌握晶闸管的工作原理和特性是设计和应用电力电子系统的基础。