1、第三讲 电力电子器件（二）半控型器件晶闸管3 半控型器件 晶闸管3.1 概述3.2 晶闸管的结构与工作原理 3.3 晶闸管的基本特性3.4 晶闸管的主要参数3.5 晶闸管的派生器件3.1 概述 晶闸管 （ Thyristor）： 晶体闸流管，可控硅整流器（Silicon Controlled RectifierSCR ） 1956年美国贝尔实验室（ Bell Lab） 发明了晶闸管 1957年美国通用电气公司（ GE） 开发出第一只晶闸管产品 1958年商业化 开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代 20世纪 80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代 能承受的电压和电流容量最高，工
2、作可靠，在大容量的场合具有重要地位 晶闸管往往专指晶闸管的一种基本类型 普通晶闸管广义上讲，晶闸管还包括其许多类型的派生器件 返回3.2 晶闸管的结构与工作原理 外形有 螺栓型 和 平板型 两种封装 引出 阳极 (Anode)A、 阴极 (Kathode)K和 门极 (Gate)（ 控制端）G三个联接端 对于螺栓型封装，通常螺栓是其阳极，能与 散热器 (Radiator)紧密联接且安装方便 平板型封装的晶闸管可由两个 散热器 (Radiator)将其夹在中间图 1-6 晶闸管的外形、结构和电气图形符号a) 外形 b) 结构 c) 电气图形符号返回3.2 晶闸管的结构与工作原理图 1-7 晶闸管
3、的双晶体管模型及其工作原理a) 双晶体管模型 b) 工作原理3.2 晶闸管的结构与工作原理Ic1=1 IA + ICBO1 （ 1-1）Ic2=2 IK + ICBO2 （ 1-2）IK=IA+IG （ 1-3）IA=Ic1+Ic2 （ 1-4） 式中 1和 2分别是晶体管 V1和 V2的共基极电流增益；ICBO1和 ICBO2分别是 V1和 V2的共基极漏电流。由以上式（1-1） （ 1-4）可得 （ 1-5）3.2 晶闸管的结构与工作原理 晶体管的特性是：在低发射极电流下 是很小的，而当发射极电流建立起来之后， 迅速增大。 阻断状态： IG=0， 1+2很小。流过晶闸管的漏电流稍大于两个晶
4、体管漏电流之和 开通（门极触发）：注入触发电流使晶体管的发射极电流增大以致 1+2趋近于 1的话，流过晶闸管的电流 IA（阳极电流）将趋近于无穷大，实现饱和导通。 IA实际由外电路决定。3.2 晶闸管的结构与工作原理 其他几种可能导通的情况 ： 阳极电压升高至相当高的数值造成雪崩效应 阳极电压上升率 du/dt过高 结温较高 光直接照射硅片，即 光触发光触发可以保证控制电路与主电路之间的良好绝缘而应用于高压电力设备中之外，其它都因不易控制而难以应用于实践，称为光控晶闸管 （ Light Triggered ThyristorLTT ） 只有门极触发（包括光触发）是最精确、迅速而可靠的控制手段3.3 晶闸管的基本特性静态特性承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管才能开通晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用要使晶闸管关断，只能使晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下 返回3.3 晶闸管的基本特性晶闸管的阳极伏安特性 第 I象限的是正向特性 第 III象限的是反向特性图 1-8(a) 晶闸管阳极伏安特性IG2IG1IG
