【正文】 時代。能承受的電壓和電流容量最高，工作可靠，以被廣泛應用于相控整流、逆變、交流調(diào)壓、直流變換等領域，成為功率低頻（200Hz以下）裝置中的主要器件。廣義上講，晶閘管還包括其許多類型的派生器件晶閘管是大功率器件，工作時產(chǎn)生大量的熱，因此必須安裝散熱器。 　 電氣圖形符號：引出陽極A、陰極K和門極（或稱柵極）G三個聯(lián)接端。內(nèi)部結(jié)構(gòu)：四層三個結(jié)如圖21。由于具有擴散工藝，具有三結(jié)四層結(jié)構(gòu)的普通晶閘管可以等效成如圖22（右）所示的兩個晶閘管T1（P1N1P2）和（N1P2N2）組成的等效電路。也正是由于能過門極只能控制其開通，不能控制其關(guān)斷，晶閘管才被稱為半控型器件。 可關(guān)斷晶閘管可關(guān)斷晶閘管簡稱GTO。同時它又是全控型器件，即在門極正脈沖電流觸發(fā)下導通，在負脈沖電流觸發(fā)下關(guān)斷。圖23 GTO的結(jié)構(gòu)、等效電路和圖形符號 可關(guān)斷晶閘管的工作原理GTO的導通機理與SCR是完全一樣的。 GTO在關(guān)斷機理上與SCR是不同的。 晶閘管的派生器件在晶閘管的家族中，除了最常用的普通型晶閘管之外，根據(jù)不同的的實際需要，珩生出了一系列的派生器件，主要有快速晶閘管（FST）、雙向晶閘管（TRIAL）、可關(guān)斷晶閘管（GTO）、逆導晶閘管、（RCT）和光控晶閘管。因此在做設計之前我們主要考慮了以下幾種方案：方案一：單相橋式半控整流電路電路簡圖如下： 圖24對每個導電回路進行控制，相對于全控橋而言少了一個控制器件，用二極管代替，有利于降低損耗！如果不加續(xù)流二極管，當α突然增大至180176。所以必須加續(xù)流二極管，以免發(fā)生失控現(xiàn)象。變壓器二次繞組中，正負兩個半周電流方向相反且波形對稱，平均值為零，即直流分量為零，不存在變壓器直流磁化問題，變壓器的利用率也高。但輸出脈沖大，變壓器二次側(cè)電流中含直流分量，造成變壓器鐵芯直流磁化。方案四：單相全波可控整流電路：電路簡圖如下： 圖 27此電路變壓器是帶中心抽頭的，結(jié)構(gòu)比較復雜，只要用2個可控器件，單相全波只用2個晶閘管，比單相全控橋少2個，因此少了一個管壓降，相應地，門極驅(qū)動電路也少2個，但是晶閘管承受的最大電壓是單相全控橋的2倍。而單相全控式整流電路具有輸出電流脈沖小，功率因數(shù)高，變壓器二次電流為兩個等大反向的半波，沒有直流磁化問題，變壓器利用率高的優(yōu)點。根據(jù)以上的比較分析因此選擇的方案為單相全控橋式整流電路（負載為阻感性負載）。單結(jié)晶體管原理單結(jié)晶體管（簡稱UJT）又稱基極二極管，它是一種只有PN結(jié)和兩個電阻接觸電極的半導體器件，它的基片為條狀的高阻N型硅片，兩端分別用歐姆接觸引出兩個基極b1和b2。其結(jié)構(gòu)，符號和等效電如圖31所示。rbb=rb1+rb2式中：rb1——第一基極與發(fā)射結(jié)之間的電阻，其數(shù)值隨發(fā)射極電流ie而變化，rb2為第二基極與發(fā)射結(jié)之間的電阻，其數(shù)值與ie無關(guān)；發(fā)射結(jié)是PN結(jié)，與二極管等效。（2）當Ve≥ηVbb+VD VD為二極管正向壓降（），PN結(jié)正向?qū)?，Ie顯著增加，rb1阻值迅速減小，Ve相應下降，這種電壓隨電流增加反而下降的特性，稱為負阻特性。Ip是正向漏電流，它是使單結(jié)晶體管導通所需的最小電流，顯然Vp=ηVbb。（4）過了V后，發(fā)射極與第一基極間半導體內(nèi)的載流子達到了飽和狀態(tài)，所以uc繼續(xù)增加時，ie便緩慢的上升，顯然Vv是維持單結(jié)晶體管導通的最小發(fā)射極電壓，如果Ve〈Vv，管子重新截止。（2）分壓比η由管子內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的參數(shù)。（4）反向電流Ieo b1開路，在額定反向電壓Vcb2下，eb2間的反向電流。（6）峰點電流Ip單結(jié)晶體管剛開始導通時，發(fā)射極電壓為峰點電壓時的發(fā)射極電流。觸發(fā)電路對其產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖要求： 1）觸發(fā)信號可為直流、交流或脈沖電壓。3）觸發(fā)脈沖應有一定的寬度，脈沖的前沿盡可能陡，以使元件在觸發(fā)導通后，陽極電流能迅速上升超過掣住電流而維持導通。 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路由單結(jié)晶體管構(gòu)成的觸發(fā)電路具有簡單、可靠、抗干擾能力強、溫度補償性能好，脈沖前沿徒等優(yōu)點，在容量小的晶閘管裝置中得到了廣泛應用。 單結(jié)晶體管自激震蕩電路利用單結(jié)晶體管的負阻特性與RC電路的充放電可組成自激振蕩電路，產(chǎn)生頻率可變的脈沖。Uc剛沖點到大于峰點轉(zhuǎn)折電壓Up的瞬間，管子eb1間的電阻突然變小，開始導通。隨著電容C放電，電壓Ue小于一定值，管子BT又由導通轉(zhuǎn)入截止，然后電源又重新對電容C充電，上述過程不斷重復。即調(diào)節(jié)Re，可調(diào)節(jié)振蕩頻率圖33 單結(jié)晶體管觸發(fā)電路及波形步電壓由變壓器TB獲得，而同步變壓器與主電路接至同一電源，故同步電壓于主電壓同相位、同頻率。當UDZ過零時，電容C經(jīng)ebR1迅速放電到零電壓，這就是說每半周開始電容C都從零開始充電，進而保證每周期觸發(fā)電路送出第一個脈沖距離過零的時刻(即控制角α)一致，實現(xiàn)同步。 觸發(fā)脈沖ug由Ｒ1直接取出，這種方法簡單、經(jīng)濟，但觸發(fā)電路與主電路有直接的電聯(lián)系，不安全，對于晶閘管串聯(lián)接法的全控橋電路無法工作，所以一般采用脈沖變壓器輸出。過流、過壓保護包括器件保護和系統(tǒng)保護兩個方面。檢測系統(tǒng)電源輸入、輸出及負載的電流、電壓，實時保護系統(tǒng)，防止系統(tǒng)崩潰而造成事故。再一種則是采用電子保護電路，檢測設備的輸出電壓或輸入電流，當輸出電壓或輸入電流超過允許值時，借助整流觸發(fā)控制系統(tǒng)使整流橋短