電工與電子技術(shù)單元9晶閘管及其應(yīng)用(已修改)
2024-12-20 05:16 本頁面
【正文】 DIANGONG YU DIANZI JISHU 高等職業(yè)技術(shù)教育建筑設(shè)備類專業(yè)規(guī)劃教材 1 主 編：李 文 王慶良 副主編：孫全江 韋 宇 主 審：于昆倫 電工與電子技術(shù) 下篇 工業(yè)電子學(xué) 單元 9 晶閘管及其應(yīng)用 2 【 知識(shí)點(diǎn) 】 晶閘管的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、伏安特性和主要參數(shù)；單相半波整流電路和單相全波整流電路的電路組成、工作原理、分析計(jì)算方法、元件的選用。 【 能力目標(biāo) 】 具有對晶閘管應(yīng)用電路進(jìn)行分析計(jì)算和正確選擇元器件的能力。 單元 9 晶閘管及其應(yīng)用 3 單元 9 晶閘管及其應(yīng)用 晶閘管 1 整流電路 2 目 錄 小結(jié) 3 4 晶閘管的外形如 圖 。 它有三個(gè)引出極：陽極 A、陰極 K和門極 G（ 又稱控制極 ） 。 螺栓式晶閘管中 ， 螺栓是陽極 A的引出端 ， 并利用它與散熱器緊固 。 平板式晶閘管則由兩個(gè)彼此絕緣的散熱器把晶閘管夾緊在中間 ，由于兩面都能散熱 ， 因而 200A以上的晶閘管常采用平板式 。 小功率晶閘管采用塑封式 ， 其上部的金屬片用螺栓與散熱片緊密接觸 ， 以利于散熱 。 晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由 PNPN四層半導(dǎo)體構(gòu)成 ， 所以有三個(gè) PN結(jié) J J J3。 陽極 A從 P1層引出 ， 陰極 K由 N2層引出 。 普通晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和符號(hào)如 圖 。 普通晶閘管的型號(hào)是 KP型 。 晶閘管 晶閘管 晶閘管的結(jié)構(gòu) 5 圖 晶閘管的外形 (a)螺旋式； (b)平板式； (c)壓膜塑封式 晶閘管 6 圖 晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和符號(hào) (a)內(nèi)部結(jié)構(gòu)； (b)符號(hào) 圖 晶閘管導(dǎo)通關(guān)斷實(shí)驗(yàn) 晶閘管 7 晶閘管的工作原理可通過 圖 導(dǎo)通關(guān)斷實(shí)驗(yàn)來說明。主電路的 UAK通過雙刀雙擲開關(guān) S1與燈泡串聯(lián)，接到晶閘管陽、陰極上，形成主電路。晶閘管陽、陰兩極間的電壓稱陽極電壓，流過晶閘管陽極的電流稱為陽極電流。門極電源 UGK經(jīng)雙刀雙擲開關(guān) S2加到門極與陰極之間，形成觸發(fā)電路（控制電路），門極與陰極間的電壓稱為門極電壓，流過門極的電流稱為門極電流。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下： ① 晶閘管在反向陽極電壓作用下，無論門極為何種電壓，它都處于關(guān)斷狀態(tài)； ② 晶閘管同時(shí)在正向陽極電壓與正向門極電壓作用下，才能導(dǎo)通； 晶閘管的工作原理 晶閘管 8 ③ 已經(jīng)導(dǎo)通的晶閘管在正向陽極電壓作用下，門極將失去控制作用； ④ 晶閘管在導(dǎo)通狀態(tài)下，當(dāng)陽極電流減小接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。 以上結(jié)論說明，晶閘管像二極管一樣，具有單向?qū)щ娦?。晶閘管電流只能從陽極流向陰極。若加反向陽極電壓，晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)，只有很小的反向電流。但晶閘管與二極管不同，它還具有正向?qū)ǖ目煽匦?。?dāng)僅加上正向陽極電壓時(shí)，元件還不能導(dǎo)通，這時(shí)處于正向阻斷狀態(tài)。只有同時(shí)還加上正向門極電壓并形成足夠的門極電流時(shí)，晶閘管才能正向?qū)?。而且一旦?dǎo)通后，撤去門極電壓，導(dǎo)通狀態(tài)仍然維持。 晶閘管 9 晶閘管之所以具有上述特性，是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。晶閘管可以等效看成由 NPN型和 PNP型兩只晶體管組成的。如 圖 。每只管子的基極都與另一只管子的集電極相連。 圖 晶閘管等效電路 晶閘管 10 當(dāng)晶閘管加上正向陽極電壓時(shí)，一旦有門極電流注入，將形成強(qiáng)烈的正反饋，反饋過程如下： 這樣，兩管迅速飽和導(dǎo)通。晶閘管導(dǎo)通后，UAK=～ 。 晶閘管導(dǎo)通后，即使控制極與外電路斷開，因三極管T2的基極電流 IB2=IC1≈IA，所以晶閘管仍能維持導(dǎo)通。但是，若在導(dǎo)通過程中，將陽極電流 IA減小到一定數(shù)值以下時(shí)，晶閘管的導(dǎo)通狀態(tài)無法維持，管子將迅速截止。晶閘管維持導(dǎo)通所必須的最小電流稱為維持電流 IH。 晶閘管 11 要正確使用晶閘管，不僅需要了解晶閘管的工作原理及工作特性，更重要的是要了解晶閘管的主要參數(shù)含義，現(xiàn)就經(jīng)常提到的陽極主要參數(shù)介紹如下： （ 1）額定電壓 UTn 當(dāng)門極斷開，元件處在額定結(jié)溫時(shí)，所測定的正向不重復(fù)峰值電壓 UDSM、反向不重復(fù)峰值電壓 URSM各乘，分別稱為元件的正向阻斷重復(fù)峰值電壓 UDRM和反向阻斷重復(fù)峰值電壓 URRM。至于正反向不重復(fù)峰值電壓和相應(yīng)的轉(zhuǎn)折電壓 UBO ，擊穿電壓 URO的差值，一般由晶閘管生產(chǎn)廠家自定。 晶閘管的主要參數(shù) 晶閘管 12 所謂元件的額定電壓 UTn ，是指 UDRM和 URRM中的較小值，再取相應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)中偏小的電壓值。例如，晶閘管實(shí)測 UDRM =736V， URRM =820V，取兩者其中小的數(shù)值 736V，按標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)只能取 700V，作為晶閘管的額定電壓 700
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