【正文】 管的伏安特性 電力二極管 靜態(tài)特性 伏安特性 正向電壓為零，電流為零。 正向電壓較小，正向電流很小，幾乎為零。 正向電壓升高至 UTO，正向電流明顯增加。 門檻、閾值電壓 正向電壓大于 UTO，正向電流線性增長(zhǎng)。 電力二極管的結(jié)構(gòu)與基本特性 UII FU FU TO0I FtrrtfI RPU RPt0 t1t2d i /d tRd i /d tFU RttiFU FP2Vt fr0U F(a) (b ) (c)圖 14 電力二極管的伏安特性 電力二極管 靜態(tài)特性 伏安特性 只有微小而數(shù)值恒定的反向漏電流。 正向電流 IF對(duì)應(yīng)的電力二極管兩端的電壓 UF為其正向電壓降。 零偏臵 正向 偏臵 反向 偏臵 過渡過程中，其電壓 — 電流關(guān)系隨時(shí)間而變化 電力二極管的動(dòng)態(tài)狀態(tài) 反映通態(tài)和斷態(tài)之間轉(zhuǎn)換過程的開關(guān)特性 電力二極管的關(guān)斷 在 tF時(shí)刻外加電壓突然反向。經(jīng)過一段短暫的時(shí)間才能重新獲得反向阻斷能力，進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。 td= t1t0—— 延遲時(shí)間 tf= t2t1—— 電流下降時(shí)間 trr=td+tf—— 反向恢復(fù)時(shí)間 普通： 5～幾十微秒 快速： 幾百納秒 肖特基：幾十納秒 a) IF td trr tf IRP t1 t2 UF UR t dtdiFtF t0 dtdiRURP 在關(guān)斷之前有較大的反向電流，伴隨明顯的反向電壓過沖。 注意：電流、電壓反向問題 過沖 正偏壓時(shí)，正向偏壓降約為 1V左右；導(dǎo)通時(shí)，二極管看成是理想開關(guān)元件，因?yàn)樗拈_通時(shí)間很短； 但在關(guān)斷時(shí)，它需要一個(gè)反向恢復(fù)時(shí)間（ reverserrecovery time） 。 影響二極管開關(guān)速度的主要因素是 反向恢復(fù)時(shí)間。 電力二極管 PN結(jié)的工作原理 電力二極管的結(jié)構(gòu)與基本特性 電力二極管的主要參數(shù) 電力二極管的主要類型 電力二極管的主要參數(shù) 正向平均電流 IF(AV) 在規(guī)定的管殼溫度和散熱條件下，所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。 正向平均電流按照電流的發(fā)熱效應(yīng)定義，使用時(shí)應(yīng)按有效值相等的原則選取電力二極管的電流額定值，應(yīng)留有一定的裕量。 正向壓降 UF 電力二極管在正向電流導(dǎo)通時(shí)二極管上的正向壓降。 電力二極管的主要參數(shù) 浪涌電流 最高工作結(jié)溫 反向恢復(fù)時(shí)間 反向重復(fù)峰值電壓 URRM 對(duì)電力二極管所能重復(fù)施加的反向最高峰值電壓。 額定電壓 。2~3倍裕量。 電力二極管的主要類型 普通二極管 (整流二極管） 多用于開關(guān)頻率 不高（ 1kHz以下） 的整流電路中 反向恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng) 一般在 5181。s以上 正向電流定額和 反向電壓定額很 高，分別可達(dá)數(shù) 千安和數(shù)千伏以上 快恢復(fù)二極管 恢復(fù)過程很短，特別是反向恢復(fù)過程很短（ 5181。s以下，數(shù)百 ns）的二極管，簡(jiǎn)稱快速二極管 。 肖特基二極管 導(dǎo)通壓降只有 ~ ，反向恢復(fù)時(shí)間短， 10～ 40ns。 缺點(diǎn)：漏電流很大、耐壓低。 晶閘管及其派生器件 晶閘管的結(jié)構(gòu)及工作原理 晶閘管的基本特性及主要參數(shù) 晶閘管的派生器件 P1 N1 P2 N2 J1 J2 J3 A G K A K G 圖 16 晶閘管外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號(hào) a)外形 b)結(jié)構(gòu) c)電氣圖形符號(hào) a) c) b) A G K G K A 晶閘管屬于電流驅(qū)動(dòng)、雙極型、半控型器件，可等效為可控的單向?qū)щ婇_關(guān)。 反向承受一定電壓，處于阻斷（截止）狀態(tài)。 正向承受一定電壓，兩個(gè)穩(wěn)定的工作狀態(tài)：高阻抗的阻斷工作狀態(tài)和低阻抗的導(dǎo)通工作狀態(tài)。 RN P NP N PAGSKEGIGEAIKIc2Ic1IAV1V2P1AGKN1P2P2N1N2a) b)圖 17 晶閘管的雙晶體管模型及其工作原理 a) 雙晶體管模型 b工作原理 ) 產(chǎn)生注入門極的觸發(fā)電流 IG的電路 觸發(fā) 門極觸發(fā)電路 對(duì)晶閘管的驅(qū)動(dòng) 反向截止 正向阻斷 晶閘管工作原理如以下方程所示 Ic1 = a1IA + ICBO1 (11) Ic2 = a2IK + ICBO2 (12) IK = IA + IG (13) IA = IC1 + IC2 (14) a1和 a2分別是晶體管 V1和 V2 的共基極電流增益； ICBO1和 ICBO2分別是 V1和 V2的共基極漏電流。由式（ 11） ~式（ 14）得： )(1 21212aaIIIaI C B OC B OGA ????? (15) 晶體管的特性是： 在低發(fā)射極電流下 ? 是很小的，而當(dāng)發(fā)射極電流建立起來之后， ? 迅速增大。 阻斷狀態(tài) ： IG=0， ?1+?2很小。流過晶閘管的漏電流稍大于兩個(gè)晶體管漏電流之和。 開通（門極觸發(fā)）： 注入觸發(fā)電流使晶體管的發(fā)射極電流增大以致 ?1+?2趨近于 1的話，流過晶閘管的電流IA（陽極電流）將趨近于無窮大，實(shí)現(xiàn)飽和導(dǎo)通。 IA實(shí)際由外電路決定。 晶閘管的開通、關(guān)斷規(guī)律： 1) 承受反向電壓時(shí) ， 不論門極是否有觸發(fā)電流 ，晶閘管均不導(dǎo)通 。 2) 承受正向電壓時(shí) ， 僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管開通 。 3) 晶閘管一旦導(dǎo)通 ， 門極就失去控制作用 。 即使去除門極觸發(fā)信號(hào) ， 仍然維持導(dǎo)通 。 自鎖 、掣住 4) 要使晶閘管關(guān)斷 ， 只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下 。 維持電流 晶閘管及其派生器件 晶閘管的結(jié)構(gòu)及工作原理 晶閘管的基本特性及主要參數(shù) 晶閘管的派生器件 晶閘管的基本特性及主要參數(shù) IG2IG1 IG 第 Ⅰ 象限是 正 向特性 第 Ⅲ 象限是 反 向特性 0UA KIAIHIG 2IG 1IG= 0UD BUD S MUD R MUR R MUR S MILUR B IG=0時(shí)，器件兩端施加正向電壓，正向阻斷狀態(tài)，只有很小的正向漏電流流過，正向電壓超過臨界極限即正向轉(zhuǎn)折電壓UDB，則漏電流急劇增大，器件開通。 隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。 導(dǎo)通后的晶閘管特性和二極管的正向特性相仿。 晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。 導(dǎo)通期間，如果門極電流為零，并且陽極電流降至接近于零的某一數(shù)值 IH以下，則晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài)。 IH稱為 維持 電流。 0UA KIAIHIG 2IG 1IG= 0UD BUD S MUD R MUR R MUR S MILUR B 晶閘管上施加反向電壓時(shí) ，伏安特性類似二極管的反向特性 。 晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時(shí) ， 只有極小的反向漏電流流過 。 當(dāng)反向電壓超過一定限度 ，到反向擊穿電壓后 ， 外電路如無限制措施 ， 則反向漏電流急劇增加 ， 導(dǎo)致晶閘管反向擊穿 、 損壞 。 0UA KIAIHIG 2IG 1IG= 0UD BUD S MUD R MUR R MUR S MILUR B0UA KIAIHIG 2IG 1IG= 0UD BUD S MUD R MUR R MUR S MILUR B晶閘管的靜態(tài)參數(shù) UDB、 URB 正向轉(zhuǎn)折電壓和反向擊穿電壓； UDSM、 UDRM 正向斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓和重復(fù)峰值電壓 ； URSM、 URRM 反向不重復(fù)峰值電壓和重復(fù)峰值電壓 ； 不重復(fù)峰值電壓是指不造成正向轉(zhuǎn)折和反向擊穿的最大電壓，一 般不允許多次施加 。 重復(fù)電壓是指晶閘管在開通和關(guān)斷的過渡過程中，可重復(fù)經(jīng)受的 最大瞬時(shí)電壓。 取正、反向不重復(fù)峰值電壓的 90%作為正、反向重復(fù)峰值電壓。 取正、反向重復(fù)峰值電壓中的較小者作為晶閘管的額定電壓。 晶閘管的靜態(tài)參數(shù) 取晶閘管的 UDRM和 URRM中較小者作為額定電壓。額定電壓要留有一定裕量，一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓的 2～ 3倍。 正向通態(tài)電壓 指晶閘管通過額定電流時(shí)陽極與陰極間的 電壓降，也稱管壓降，該參數(shù)直接反映了器件的通態(tài)損 耗特性。若通過晶閘管的電流為通態(tài)平均電流，則電壓 降為通態(tài)平均管壓降。 額定電流、通 態(tài)平均電流 IT(AV) 晶閘管在環(huán)境溫度為 40?C和規(guī)定的冷卻條件下，穩(wěn)定結(jié)溫不超 過額定結(jié)溫時(shí)所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。 晶閘管的額定電流以工作波形的平均值定義。選擇晶閘管時(shí)根 據(jù)有效值相等的原則，在選擇晶閘管定額電流時(shí)，通常需要根 據(jù)電流波形，做平均值與有效值的換算。以正弦半波為例。 考慮到實(shí)際散熱條件、過載現(xiàn)象，留有 ~2倍的裕度。 維持電流 IH 晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流。 若晶閘管陽極電流小于維持電流，則晶閘管進(jìn)入阻斷狀態(tài)。 掣住電流 IL 晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號(hào)后， 能維持其導(dǎo)通所 必需的最小陽極電流。對(duì)同一晶閘管來說，通常 IL 約為 IH 的 2~4倍。 IL是晶閘管的臨界開通電流，若陽極電流 IA未達(dá)到 IL時(shí)就去掉門 極信號(hào)，晶閘管將自動(dòng)返回阻斷狀態(tài)。在感性負(fù)載電路中，由 于陽極電流上升到 IL需要一定的時(shí)間，若門極信號(hào)持續(xù)時(shí)間低 于此值，晶閘管則不能維持住導(dǎo)通狀態(tài)。 動(dòng)態(tài)特性：晶閘管在阻斷 、 導(dǎo)通這兩種狀態(tài)變換過程中所體現(xiàn)的特性 ， 包括開通特性和關(guān)斷特性 。 開通特性：晶閘管在正向偏臵并受到理想電流觸發(fā)時(shí)的導(dǎo)通情況 。 關(guān)斷特性：已導(dǎo)通的晶閘管在施加反向電壓時(shí)的關(guān)斷情況 。 開通過程 延遲時(shí)間 td 從門極電流階躍時(shí)刻開始，陽極電流上升到額定值的10%所需時(shí)間 上升時(shí)間 tr 陽極電流從額定值 10%上到 90%所需時(shí)間 開通時(shí)間 tgt tgt=td+tr 普通晶閘管的延遲時(shí)間為，上升時(shí)間為 ～3us。其延遲時(shí)間隨門極電流的增大而減小。 強(qiáng)觸發(fā) 1 0 0 %9 0 %1 0 %uA K0OtdtriAtttsACB關(guān)斷過程 反 向恢復(fù)時(shí)間 trr 正 向電流降為零到 反 向恢復(fù)電流衰減至近于零的時(shí)間。恢復(fù)對(duì)反向電壓的阻斷能力。 門極 恢復(fù)時(shí)間 tgr 晶閘管完全關(guān)斷至恢復(fù)阻斷能力所需時(shí)間?；謴?fù)對(duì)正向電壓的阻斷能力。 關(guān)斷時(shí)間 tq tq=trr+tgr 普通晶閘管的時(shí)間約為幾百微秒 uA Ktt00tr rtg riAt1t2t3t4to f f斷態(tài)電壓臨界上升率 du/dt 在額定結(jié)溫和門極開路的情況下，不導(dǎo)致晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的外加電壓最大上升率。 過大，誤導(dǎo)通 通態(tài)電流臨界上升率 di/dt 在規(guī)