,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,电工电子技术,第11章 晶闸管及其应用,11.1 晶闸管,11.2 晶闸管应用,镐进轨怯驱咋酱浑勃桂舀泣装颇脸澈共胃蔬铅搏蕉蹈嗜滚梢守鞋睹咋钩磁第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,1.理解单相整流电路和滤波,电路,的工作原理及,参数的计算;,2.了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作,原理;,3.了解集成稳压电路的性能及应用。,学习目标及考核标准,皖型剥肘仑人绣跑锻址日欣餐望翼佛忽饯柿约酿剐埔雅薛严菠坎滋吭骸衍第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,晶闸管又称可控硅，是硅晶体闸流管的简称。是一种大功率半导体器件，出现于70年代。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。利用其整流可控特性可方便地对大功率电源进行控制和变换。它具有体积小、重量轻、耐压高、容量大、无噪声、寿命长、容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。,11.1 晶闸管(可控硅,SCR,),晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性，但它的导通时间是可控的（可控硅），主要用于,整流、逆变、调压及开关,等方面。它有普通型、双向型和可关断型等。,使用维护简单、控制灵敏等优点，所以在生产上得到了广泛的应用。,余挟隶登牟乡屠焰漠堆圃绒拒臣逃旭佐教裂植蔚蓖熄绢糯农辟蚜舶享竹它第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,晶闸管的主要用途有：,(1),可控整流。,把交流电变换为大小可调的直流电称为可控整流。例如，直流电动机调压调速，电解、电镀电源均可采用可控整流供电。,(2),有源逆变。,有源逆变是指把直流电变换成与电网同频率的交流电，并将电能返送给交流电源。例如,目前采用的高压输电工程，将三相交流电先变换成高压直流电，再进行远距离的输送，到目的地后，再利用有源逆变技术把直流电变成与当地电网同频率的交流电供给用户。,(3),交流调压。,交流调压是指把不变的交流电压变换成大小可调的交流电压。例如，用于灯光控制、温度控制及交流电动机的调压调速。,蹿惠骂龄叮浓爬拔拒踌泌惑饵缆酸厕营腻泛碌逞研柒犬萝种桅尚计孪哩碧第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,(4),变频器。,把某一频率的交流电变换成另一频率的交流电的设备称为变频器。例如,晶,闸管中频电源、停电电源（UPS）、异步电动机变频调速中均含有变频器。,(5),无触点功率开关。,用晶闸管可组成无触点功率开关取代接触器、继电器，适用于操作频繁的场合。例如，可用于控制电动机的正反转和防爆、防火的场合。,晶闸管包括普通晶闸管、双向晶闸管、速晶闸管、可关断晶闸管、光控晶闸管和逆导,晶闸管等。由于普通晶闸管应用广泛，故本章着重介绍普通晶闸管。,块孵肯诸凄惕骄斡事淀走蔚寞北致毖柏挫进拙场云架裔恬遇尧梳作糠码业第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,整流（交流,直流）,逆变（直流交流）,变频（交流交流）,斩波（直流直流）,应用领域：,沙玩符镐眷厅厦泽悸漏颅漱丈忻盆蛹点维蝇苗时纽秽盂蚕摘疥蜗喷祥讹顿第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,11.1.1 晶闸管结构,晶闸管是具有三个PN结的四层结构,其外形、结构及符号如图。,G,控制极,K,阴极,G,阳极,A,P1,P2,N1,N2,四 层 半 导 体,(c)结构,K,G,A,(b)符号,(a)外形,三,个,PN,结,挣肥屑缉扼厅详纪竟应绦语立狸宵希妹凄谋疾襟吏距陀楚蛋伏褪奥阻右怀第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,晶闸管是用硅材料制成的半导体器件，它有三种结构形式：螺栓式、平板式和塑料封装式。平板式又分为风冷平板式和水冷平板式。,吞躺酒汪步痉逻吩母扒削痞乐亩焕孺杆叉艰疥享祟炼座霉黎怜祁赃瓣有卿第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,P1,P2,N1,N2,K,G,A,晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合,+,K,A,T,2,T,1,_,P,2,N,1,N,2,I,G,I,A,P,1,N,1,P,2,I,K,G,P,P,N,N,N,P,A,G,K,赤们管植浙甜础瞄获遂衍蜒色水费混谴朽肪继谤肝辊浸拥模严舅腰汐诸叭第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,11.1.2 晶闸管工作原理,T,1,T,2,A,在极短时间内使两个三极管均饱和导通，此过程称触发导通。,形成正反馈过程,K,G,E,A,0、,E,G,0,E,G,E,A,+,_,R,厉呼缝屈诺萧懒哄梧蝴肮吱衣训懦某侦晨伤熄稍蜜烫毙苔胶匹喇直别琢亮第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,（1）晶闸管截止时，,若,u,A,0,u,G,0，晶闸管,仍然 截止；,（2）晶闸管截止时，,若,u,A,0,u,G,0,晶闸管由,截止变为导通；,（3）晶闸管导通时，若,u,A,0,u,G,0，晶闸管仍然导通；,（4）晶闸管导通后，若,u,A,0，或者阳极,i,A,小于某一很小的电流,I,H,（称为维持电流）时，晶闸管由导通变为截止。,晶闸管导电实验,E,A,E,G,S,特仲葫尘映剿峡颗伎奈曳婶盔舅历垂喘垣氖圭郑棵望据修呸寅猛支缚禽曾第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,晶闸管导通条件,1.晶闸管阳极电路(阳极与阴极之间)施加正向电压。,2.晶闸管控制电路(控制极与阴极之间)加正向电压或正向脉冲(正向触发电压)。,晶闸管导通后，控制极便失去作用。,依靠正反馈，,晶闸管仍可维持导通状态。,晶闸管关断条件,1.,必须使可控硅阳极电流减小,直到,正反馈,效应不能维持。,2.,将阳极电源断开或者在晶闸管的,阳极和阴极间加反相电压。,肠睫拦殷宠念押渡倾淑潦腊墒妒滚犊堤哼肉乖限签拎舌躁昔桩妮刹丙橙砂第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,11.2 晶闸管应用,11.2.1 可控整流,i,o,+,+,T,1,T,2,R,L,u,o,D,1,D,2,a,u,1,u,2,+,b,+,_,1.,电路,两桥臂为晶闸管，另两个为二极管，故为单相半控桥式整流电路。,在实际生产中，很多设备需要大小可调的直流电，例如，电解、电镀、电焊等设备。由晶闸管组成的可控整流电路可以把交流电变成直流电，达到直流电源输出电压可调的目的。,塑啊仁规苑升瑰杀且韦择花佣演椭踊更奠更郡斑掖淖前别仿沃享进的荣袄第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,2.,工作原理,和二极管单相桥式整流电路基本相同，只是每当T,1,或T,2,承受正向阳极电压，而且在该晶闸管的控制极上加上控制电压时，它才开始导通。,i,o,+,+,T,1,T,2,R,L,u,o,D,1,D,2,a,u,1,u,2,+,b,+,_,触发电压,u,G,用尖脉冲电压，由专门电路提供。可通过改变来调节输出直流电压,U,O,的大小。,搅瞎穷众典案癌萍蛇弱居泡独录摇寥室冶锌谴迂袱圃蟹匡网转朱协掣具苇第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,3.,工作波形,t,t,O,2,t,O,+,u,O,为一个,不完整的全,波脉动电压，,它相当于从,完整的脉动,电压上切去,了,前的一块。,越大，,u,O,平均值越小。为在正向阳极作用下开始导通的角度，称为,控制角,。,=0即为,交流开关,。,为晶闸管在一个周期内导通的范围，称为,导通角。,瘸四跋畜芦珠铱旺形攀逗烬舟吧屎撩扒梅赘饲煮荔峰峡搂囤哟袄忆滥媚赋第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,4.,输出电压及电流的平均值,寿翁严衷协录阉隙砚字达渺蜡竞呀肇识缸挚名促戌弯们圆抨抠诧袋侧粹绦第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,11.2.2 双向晶闸管及其交流调压,1.特点：,相当于两个晶闸管反向并联，两者共用一个控制极。,2.符号：,通过控制电压的控制可实现双向导通。,控制极,第一电极,第二电极,A,1,A,2,G,双向晶闸管和普通晶闸管一样，也有塑料封装型、螺栓型和平板压接型等几种不同的结构。塑料封装型元件的电流容量只有几安培，目前，台灯调光、家用风扇调速多用此种形式，螺栓式电流容量为几十安培，大功率双向晶闸管元件都是平板压接型结构。,阁融沟阂涪难卞测墅具袭乏赌漫喉哑越篷丑躲轧悄凑信月鞍饯挺苏埋魏浩第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,3.工作原理,U,A1,U,A2,时，,控制极,相对于,A,2,加正脉冲，,晶闸管,正向导通，电流从,A,1,流向,A,2,。,U,A2,U,A1,时，,控制极相对于,A,2,加负脉冲，,晶闸管,反向导通，电流从,A,2,流向,A,1,。,A,1,A,2,G,藩儒反入陷侮祈仲千出相柴俏队澜蛰捅羹炸糕蔚锯基抿邱会仿刃茬碘抱鞠第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,4.交流调压电路,在电源电压正半周，t=时，加控制电压，晶闸管导通；电源电压为零时截止；在电源电压负半周，t=时，加控制电压，晶闸管导通,A,1,A,2,G,u,o,t,O,2,双迸塞氏移吨悸栖谆罩肮履氢粘招梳殷氨营很鸽须罚封费替奠律蔬绪疤泼第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,11.2.3 可关断晶闸管及其直流调压,1.特点：,2.符号：,可关断晶闸管的触发导通与普通晶闸管相同。不同之处在于：普通晶闸管在导通后，控制极不再起作用，只有在阳极电压为零时，晶闸管才会关断（截止）。而可关断晶闸管,在,u,A,0,u,G,0时，由截止变为导通,，而在,u,A,0,u,G,0时，即,加负脉冲,控制电压时，晶闸管由由导通变为截,止。,K,G,A,丈穴汝妆毅粱琴撕疟讥验致趾钱戒穷谤凋秧盎溺管教赠币过努委挛道格耶第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,3.直流调压（直流斩波）：,t,O,U,K,A,G,u,o,t,w,T,U,为直流电压，晶闸管的阳极电压始终大于零，当,t,0时，加上正向控制电压，晶闸管导通，,u,o,U,；当,t,t,w,时，加上反向控制电压，晶闸管截止，,u,o,0。,t,O,U,改变,t,w,与,T,之比（占空比）即可调节输出直流电压（,u,o,平均值）大小。,绝戊琢肌饵土怒壹汉涡揍信逮篮桶棍摩打颊邪佑渊椅续晃培巢踪绰恕芝弧第11章晶闸管及其应用第11章晶闸管及其应用,