电力二极管和晶闸管.ppt

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1、第第1 1章电力二极管和晶闸管章电力二极管和晶闸管1.1 1.1 1.1 1.1 电力电子器件概述电力电子器件概述电力电子器件概述电力电子器件概述1.2 1.2 1.2 1.2 不可控器件不可控器件不可控器件不可控器件电力二极管电力二极管电力二极管电力二极管1.3 1.3 1.3 1.3 半控型器件半控型器件半控型器件半控型器件晶闸管晶闸管晶闸管晶闸管11 1 1 1、概念、概念、概念、概念主电路（主电路（Power Circuit）：在电气设备或电力系统中，在电气设备或电力系统中，直接承担电能的变化或控制任务的电路。直接承担电能的变化或控制任务的电路。电力电子器件（电力电子器件（Power

2、Electronic Device)：直接用于处：直接用于处理电能主电路中，实现电能的变换或控制的电子理电能主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。器件。2 2 2 2、广义、广义、广义、广义 分类分类分类分类电真空器件电真空器件（汞弧整流器、闸流管等，已（汞弧整流器、闸流管等，已逐步被半导体器件取代）逐步被半导体器件取代）半导体器件半导体器件（目前所指电力电子器件，采（目前所指电力电子器件，采用材料仍然是硅）用材料仍然是硅）电力电子器件概述电力电子器件概述2电力电子器件是功率半导体器件。电力电子器件是功率半导体器件。1 1）电力电子器件处理的电压电流较大。）电力电子器件处理的电压电流较大。

3、2 2）电力电子器件一般都工作在开关状态。）电力电子器件一般都工作在开关状态。3 3）注重器件的功率损耗和散热问题。）注重器件的功率损耗和散热问题。4 4）注重对器件的保护。）注重对器件的保护。5 5）需要驱动与隔离。）需要驱动与隔离。3 3 3 3、特征、特征、特征、特征3电力电子系统组成电力电子系统组成控制电路检测电路驱动电路RL主电路V1V2电力电子电路电力电子电路由控制电路、驱由控制电路、驱动电路、电力电动电路、电力电子器件为核心的子器件为核心的主电路主电路组成组成4 4 4 4、系统组成、系统组成、系统组成、系统组成主电路端子（公共端）主电路端子（公共端）驱动电路和主电路，驱动电路和

4、主电路，是主电路电流流出电力电子器件的端子。是主电路电流流出电力电子器件的端子。4导通导通主电路中主电路中电力电子器件电力电子器件关断关断检测电路、驱动电路以外的电路检测电路、驱动电路以外的电路控制电路控制电路由信息电路组成由信息电路组成控制电控制电路路主电路主电路电力电子系统电力电子系统检测电路：检测电路：检测主电路或应用现场信号检测主电路或应用现场信号通过驱动电路通过驱动电路控制控制5主电路主电路驱动电路驱动电路检测电路检测电路控制信号控制信号电气隔离电气隔离电气隔离电气隔离电气隔离保护电路保护电路：保证电力电子器件和整个电力电子系保证电力电子器件和整个电力电子系统正常可靠运行统正常可靠运

5、行61 1）按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度）按照电力电子器件能够被控制电路信号所控制的程度半控型器件半控型器件全控型器件全控型器件通过控制信号可控制通过控制信号可控制其导通而其导通而不不能能控制其关断控制其关断晶闸管晶闸管及其派生器件及其派生器件通过控制信号即可控制通过控制信号即可控制其导通又其导通又能能控制其关断控制其关断绝缘栅双极晶体管绝缘栅双极晶体管电力效应晶体管电力效应晶体管门极可关断晶体管门极可关断晶体管自关断器件自关断器件门极可关断晶体管门极可关断晶体管处理兆瓦级处理兆瓦级大功率电能大功率电能5 5 5 5、电力电子器件分类、电力电子器件分类、电力电子器件分类、电力

6、电子器件分类7不能不能用用控制信号控制控制信号控制其通断，其通断，不需要不需要驱动电路驱动电路电力二极管电力二极管不控型器件不控型器件只有两个端子只有两个端子2 2）按照驱动电路加在）按照驱动电路加在电力电子电力电子器件控制端和公共端器件控制端和公共端之间信号的性质之间信号的性质电流驱动型电流驱动型电压驱动型电压驱动型控控制制端端通通 断断注注入入电电流流抽抽出出电电流流电压信号电压信号公公共共端端控控制制端端83 3）按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况）按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况单极型器件单极型器件由一种载流子参与导电的器件由一种载流子参与导电的器件双极型器件

7、双极型器件由电子和空穴两种载流子参与导电的器件由电子和空穴两种载流子参与导电的器件复合型器件复合型器件单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件单极型器件和双极型器件集成混合而成的器件9电力电子器件电力电子器件选择、使用时选择、使用时注意的问题注意的问题 工作原理工作原理基本特征基本特征主要参数主要参数电力电子器件电力电子器件掌握掌握基本特征基本特征型号命名法型号命名法参数参数特征曲线特征曲线6 6 6 6、学习要点、学习要点、学习要点、学习要点10逐步逐步取代取代结构和原理简单结构和原理简单工作可靠工作可靠现在仍大量应用于许多电气设备现在仍大量应用于许多电气设备电力二极管电力二极管（半导体整流

8、器）（半导体整流器）2020世纪世纪5050年年初获得应用初获得应用汞弧汞弧整流器整流器应用应用快恢复二极管快恢复二极管肖特基二极管肖特基二极管中、高频电流中、高频电流逆变逆变低压高频电流低压高频电流不可控器件不可控器件电力二极管电力二极管1 1 1 1、电力二极管、电力二极管、电力二极管、电力二极管11 以半导体以半导体PNPN结结为基础，由一个为基础，由一个面积较大的面积较大的PNPN结结和两端引线以及和两端引线以及封装组成，外形封装组成，外形上看，主要有螺上看，主要有螺栓型和平板型两栓型和平板型两种封装，基本结种封装，基本结构和工作原理与构和工作原理与信息电子电路中信息电子电路中的二极管

9、一样。的二极管一样。电力二极管的外形、结构和电气图形符号电力二极管的外形、结构和电气图形符号 a)a)外形外形 b)b)结构结构 c)c)电气图形符号电气图形符号12普通二极管（螺栓式）普通二极管（螺栓式）普通二极管（平板式）普通二极管（平板式）整流二极管及模块整流二极管及模块13NN型半导体和型半导体和P P型半导体结合后构成型半导体结合后构成PNPN结结PN结的形成+P P型区型区空间电荷区空间电荷区 NN型区型区内电场内电场14PN结的形成多子的扩散运动多子的扩散运动少子的漂移运动少子的漂移运动扩散电流扩散电流PNPN结结外加电场外加电场PNPN结结自建电场自建电场方向相反方向相反形成自

10、形成自P P区流区流入从入从NN区流出区流出的电流的电流内部内部外电路外电路造成空间电造成空间电荷区变窄荷区变窄正向电流正向电流I IF F+P P型区型区空间电荷区空间电荷区 NN型区型区内电场内电场15外加电压升高外加电压升高PNPN结的正向导通状结的正向导通状态态扩散电流增加扩散电流增加自建电场削弱自建电场削弱PNPN结流过结流过的正向电流的正向电流电阻值较高且为常数电阻值较高且为常数较小较小较大较大电阻率下降电导率增加电阻率下降电导率增加电导调电导调制效应制效应PNPN结的正向导通状态结的正向导通状态 电导调制效应使得电导调制效应使得PNPN结结在正向电流较大时压降仍然很低，维持在在正

11、向电流较大时压降仍然很低，维持在1V1V左右，所以正向偏左右，所以正向偏置的置的PNPN结表现为低阻态。结表现为低阻态。16PNPN结的反向截止状态结的反向截止状态 PNPN结的单向结的单向导电性导电性,二极管的基本原理就在于二极管的基本原理就在于PNPN结的单向导电性结的单向导电性这个主要特征。这个主要特征。反向电流反向电流I IR R少子浓度很小，在少子浓度很小，在温度一定时漂移电温度一定时漂移电流的数值趋于恒定流的数值趋于恒定PNPN结外加结外加反向电压反向电压外电路电流外电路电流NN区流入区流入P P区流入出区流入出反向反向饱饱和流和流I IS S高高电电阻阻几几乎乎没没有有电电流流流

12、流过过PNPN结的反向截止状态结的反向截止状态17PNPN结的反向击穿结的反向击穿施加施加PNPN结反结反向电压过大向电压过大反向电流反向电流急剧增大急剧增大破坏破坏PNPN结反向偏置结反向偏置为截止的工作状态为截止的工作状态雪崩击穿雪崩击穿齐纳击穿齐纳击穿热击热击穿穿因热量散发不因热量散发不出出PNPN结温度上升结温度上升过热烧坏过热烧坏18静态特性静态特性电力二极管的伏安特性电力二极管的伏安特性电力二极管电力二极管静态特征静态特征伏安特征伏安特征值定一到大压电向正值定一到大压电向正正向电流开始明正向电流开始明显增加，处于稳显增加，处于稳定导通状态。定导通状态。承受反向电压时承受反向电压时只

13、有少子引起的只有少子引起的微小而数值恒定微小而数值恒定的反向漏电流。的反向漏电流。正向电流正向电流IF对应的对应的电力二极管两端的电力二极管两端的电压电压UF为其正向为其正向电压降。电压降。2 2 2 2、电力二极管的基本特性、电力二极管的基本特性、电力二极管的基本特性、电力二极管的基本特性IOIFUTOUFU正向通态压降正向通态压降UF：反向漏电流：数十微安数十毫安反向漏电流：数十微安数十毫安19零偏置零偏置正向正向偏置偏置反向反向偏置偏置过渡过程中过渡过程中电压电压电流电流特性随时间特性随时间变化变化 动态特性动态特性电力二极管的动态状态电力二极管的动态状态反映通态和断态之间过程的开关特性

14、反映通态和断态之间过程的开关特性20电力二极管的动态过程波形电力二极管的动态过程波形a)a)正向偏置转换为反向偏置正向偏置转换为反向偏置电力二极管的关断电力二极管的关断经过一段短暂的时间才经过一段短暂的时间才能重新获得反向阻断，能重新获得反向阻断，进入截止状态。进入截止状态。IRP电流过冲最大值电流过冲最大值URP电压过冲最大值电压过冲最大值td=t1-t0延迟时间延迟时间tf=t2-t1电流下降时间电流下降时间trr=td+tf反向恢复时间反向恢复时间tf/td 恢复特性的软度，恢复特性的软度，用用Sr表示表示在关断之前有较大的在关断之前有较大的反向电流，伴随明显反向电流，伴随明显的反向电压

15、过冲。的反向电压过冲。a)IFUFtFt0trrtdtft1t2tURURPIRPdiFdtdiRdt21电力二极管的动态过程波形电力二极管的动态过程波形b)b)零偏置转换为正向偏置零偏置转换为正向偏置电力二极管的开通电力二极管的开通正向恢复时间正向恢复时间tfr 电力二极管的正向压降出电力二极管的正向压降出现过冲现过冲UFP，经过一段时间，经过一段时间 接近稳态降压的某个值，接近稳态降压的某个值，这一动态过程时间。这一动态过程时间。电压过冲原因电压过冲原因1)1)电导调制效应起作用所需电导调制效应起作用所需大量少子需要一定时间储大量少子需要一定时间储存达到稳态导通前管压降存达到稳态导通前管压

16、降较大。较大。2)2)正向电流的上升因器件正向电流的上升因器件自身的电感而产生较大压自身的电感而产生较大压降。电流上升率越大降。电流上升率越大,UFP越高。越高。b)UFPuiiFuFtfrt02V22 注意：电流、电压反向问题注意：电流、电压反向问题 正偏压时，正向偏压降约为正偏压时，正向偏压降约为1V左右；导左右；导通时，二极管看成是理想开关元件，因为通时，二极管看成是理想开关元件，因为它的过渡时间与电路的瞬时过程相比要小它的过渡时间与电路的瞬时过程相比要小的得多；的得多；但在关断时，它需要一个反向恢复的时但在关断时，它需要一个反向恢复的时间（间（reverser-recovery tim

17、e）以清除过剩以清除过剩载流子。载流子。23正向平均电流正向平均电流IF(AV)在规定的管壳温度和散热条件下，所允许流过的最大在规定的管壳温度和散热条件下，所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值（额定电流）。工频正弦半波电流的平均值（额定电流）。正向平均电流按照电流的发热效应定义，使用时应按正向平均电流按照电流的发热效应定义，使用时应按有效值相等的原则选取电力二极管的电流额定，应留有有效值相等的原则选取电力二极管的电流额定，应留有一定的裕量。一定的裕量。当用在频率较高的的场合，其开关损耗也不能忽略。当用在频率较高的的场合，其开关损耗也不能忽略。当采用反向漏电流较大的电力二极管，其断态损耗造当

18、采用反向漏电流较大的电力二极管，其断态损耗造成的发热效应也不小成的发热效应也不小 。正向压降正向压降UF 电力二极管在正向电流导通时二电力二极管在正向电流导通时二极管上的正向压降。极管上的正向压降。3 3 3 3、电力二极管的主要参数、电力二极管的主要参数、电力二极管的主要参数、电力二极管的主要参数24浪涌电流浪涌电流IFSM 电力二极管所能承受的最大的连电力二极管所能承受的最大的连续一个或几个工频周期的过电流。续一个或几个工频周期的过电流。最高工作结温最高工作结温TJM 在在PNPN结不受损坏的前提下，二结不受损坏的前提下，二极管所能承受的最高平均温度。一般在极管所能承受的最高平均温度。一般

19、在125-175125-175范围范围内。内。反向恢复时间反向恢复时间trr 二极管由导通到截止、并恢复二极管由导通到截止、并恢复到自然阻断状态所需的时间到自然阻断状态所需的时间。普通电力二极管：普通电力二极管：5s5s以上；以上；快恢复二极管：快恢复二极管：5s5s以下，一般为数十至数百纳秒以下，一般为数十至数百纳秒反向重复峰值电压反向重复峰值电压URRM 对电力二极管所能重复对电力二极管所能重复施加的反向最高峰值电压施加的反向最高峰值电压25普通二极管普通二极管(整流二极管）整流二极管）多用于开关频率多用于开关频率不高（不高（1 1kHz以下）以下）的整流电路中的整流电路中 反向恢复时间长

20、反向恢复时间长一般在一般在5s以上以上正向电流定额和正向电流定额和反向电压定额很反向电压定额很高，分别可达数高，分别可达数千安和数千伏以上千安和数千伏以上 4 4 4 4、电力二极管的主要类型、电力二极管的主要类型、电力二极管的主要类型、电力二极管的主要类型26快恢复二极管快恢复二极管恢复过程很短，特别是反向恢复过程很短（恢复过程很短，特别是反向恢复过程很短（5s 5s以下）以下）的二极管，简称快速二极管的二极管，简称快速二极管 。快恢复外延二极管反向恢复时间更短（可低于快恢复外延二极管反向恢复时间更短（可低于5050ns），正向），正向压降也很低（左右），反向耐压多在压降也很低（左右），反向

21、耐压多在400V V以下。以下。快速恢复二极管快速恢复二极管超快速恢复二极管超快速恢复二极管 反向恢复时间反向恢复时间数百纳秒或更长数百纳秒或更长100ns100ns以下，以下，甚至达甚至达20203030ns快恢复二极管从性能上分为两种快恢复二极管从性能上分为两种 27肖特基二极管肖特基二极管以金属和半导体接触形成的以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管。导通势垒为基础的二极管。导通压降只有压降只有0.3V 0.3V（forward forward voltage dropvoltage drop），反压为），反压为50-50-100V100V。反向恢复时间更短，。反向恢复时间更短，10

22、1040ns40ns，不会有明显的电，不会有明显的电压过冲。缺点是当提高反向压过冲。缺点是当提高反向耐压时，正向压降也会提高，耐压时，正向压降也会提高，多用于多用于200V200V以下的低压场合；以下的低压场合；反向漏电流也很大。反向漏电流也很大。28晶闸管的结构与工作原理晶闸管的结构与工作原理晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数晶闸管的派生器件晶闸管的派生器件半控型器件半控型器件晶闸管晶闸管29P1N1P2N2J1J2J3AGKA AK KG晶闸管外形、结构和电气图形符号晶闸管外形、结构和电气图形符号 a)a)外形外形 b)b)结构结构 c)c)电气图形符号电气图

23、形符号 a)c)b)AGKGKA1 1 1 1、晶闸管的结构与工作原理、晶闸管的结构与工作原理、晶闸管的结构与工作原理、晶闸管的结构与工作原理30螺栓型晶闸管螺栓型晶闸管晶闸管模块晶闸管模块平板型晶闸管外形及结构平板型晶闸管外形及结构31晶闸管塑封模块晶闸管塑封模块 32晶闸管的双晶体管模型及其工作原理晶闸管的双晶体管模型及其工作原理a)a)双晶体管模型双晶体管模型 b b工作原理工作原理)产生注入门极的触发产生注入门极的触发电流电流IG的电路的电路触发触发门极触发电路门极触发电路对晶体管的驱动对晶体管的驱动IGIB2 IC2（IB1）IC1 IB2 33晶体管工作原理如以下方程所示晶体管工作

24、原理如以下方程所示Ic1=a1IA+ICBO1 (1-1)Ic2=a2IK+ICBO2 (1-2)IK=IA+IG (1-3)IA=IC1+IC2 (1-4)a1和和a2分别是晶体管分别是晶体管V1和和V2 的共基极电流增益；的共基极电流增益；ICBO1和和ICBO2分别是分别是V1和和V2的共基极漏电流。由式的共基极漏电流。由式（1-11-1）式（式（1-41-4）得：）得：(1-5)34晶体管的特性是：晶体管的特性是：在低发射极电流下在低发射极电流下 是很小的，而当发射极是很小的，而当发射极电流建立起来之后，电流建立起来之后，迅速增大。迅速增大。阻断状态阻断状态：IG=0，1+2很小。流过

25、晶闸管的漏电流稍大于两很小。流过晶闸管的漏电流稍大于两个晶体管漏电流之和。个晶体管漏电流之和。开通（门极触发）：开通（门极触发）：注入触发电流使晶体管的发射极电流增大注入触发电流使晶体管的发射极电流增大以致以致 1+2趋近于趋近于1的话，流过晶闸管的电流的话，流过晶闸管的电流IA（阳极电流）将（阳极电流）将趋近于无穷大，实现饱和导通。趋近于无穷大，实现饱和导通。IA实际由外电路决定。实际由外电路决定。其他几种可能导通的情况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升高至相当高的数值造成雪崩效应阳极电压上升率阳极电压上升率du/dt过高过高结温较高使漏电流变大结温较高

26、使漏电流变大光直接照射硅片，即光触发光直接照射硅片，即光触发光触发可以保证控制电路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，其它与主电路之间的良好绝缘而应用于高压电力设备中，其它都因不易控制而难以应用于实践，称为都因不易控制而难以应用于实践，称为光控晶闸管光控晶闸管（Light Triggered ThyristorLTT）。）。门极触发（包括光触发）是最精确、迅速门极触发（包括光触发）是最精确、迅速而可靠的控制手段而可靠的控制手段35晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性第第象限是象限是正正向特性向特性第第象限是象限是反反向特性向特性IG=0-UA0IAUbo正向正向导通

27、导通雪崩雪崩击穿击穿IH-IA+UAUDSMUDRMIG1IG2UPRMURSMIG2IG1 IG IG=0时，器件两端施加正向电时，器件两端施加正向电压，正向阻断状态，只有很小压，正向阻断状态，只有很小的正向漏电流流过，正向电压的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即正向转折电压超过临界极限即正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器，则漏电流急剧增大，器件开通。件开通。随着门极电流幅值的增大，随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低。正向转折电压降低。导通后的晶闸管特性和二极导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿。管的正向特性相仿。晶闸管本身的压降很小，在晶闸管本身的压降很小，在1V左右。

28、左右。导通期间，如果门极电流为导通期间，如果门极电流为零，并且阳极电流降至接近于零，并且阳极电流降至接近于零的某一数值零的某一数值IH以下，则晶闸以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。管又回到正向阻断状态。IH称称为为维持维持电流。电流。正正向特性向特性 反反向特性向特性 晶晶闸闸管管上上施施加加反反向向电电压压时时，伏伏安安特特性性类类似似二二极极管的反向特性。管的反向特性。晶晶闸闸管管处处于于反反向向阻阻断断状状态态时时，只只有有极极小小的的反反相相漏电流流过。漏电流流过。当当反反向向电电压压超超过过一一定定限限度度，到到反反向向击击穿穿电电压压后后，外外电电路路如如无无限限制制措措施施，则则

29、反反向向漏漏电电流流急急剧剧增增加加，导致晶闸管发热损坏。导致晶闸管发热损坏。静态特性静态特性2 2 2 2、晶闸管的基本特性、晶闸管的基本特性、晶闸管的基本特性、晶闸管的基本特性36晶闸管正常工作时的特性：晶闸管正常工作时的特性：（1 1）当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都）当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都不会导通；不会导通；（2 2）晶闸管是一种单向导电器件，即在正常触发导通时电流只能从）晶闸管是一种单向导电器件，即在正常触发导通时电流只能从阳极流向阴极；阳极流向阴极；（3 3）晶闸管导通的条件：晶闸管承受正向电压，同时在门极有触发）晶闸管导通

30、的条件：晶闸管承受正向电压，同时在门极有触发电流作用；电流作用；（4 4）晶闸管关断条件：若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加）晶闸管关断条件：若要使已导通的晶闸管关断，只能利用外加反偏电压或外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某个值反偏电压或外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某个值以下；以下；（5 5）晶闸管维持导通的条件：晶闸管一旦导通，门极就失去控制作）晶闸管维持导通的条件：晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，不论门极触发信号是否存在，只要流过晶闸管的电流不低于其维用，不论门极触发信号是否存在，只要流过晶闸管的电流不低于其维持电流，晶闸管就能维持导通；持电流，晶闸管就

31、能维持导通；（6 6）晶闸管的误导通条件：阳极正偏电压）晶闸管的误导通条件：阳极正偏电压u uAKAK过高；过高；duduAkAk/dt/dt过大；结过大；结温过高；温过高；（7 7）晶闸管具有双向阻断作用，既具有正向电压阻断能力，又具有）晶闸管具有双向阻断作用，既具有正向电压阻断能力，又具有反向电压阻断能力，而不是像二极管那样仅具有反向电压阻断能力。反向电压阻断能力，而不是像二极管那样仅具有反向电压阻断能力。37 动态特性动态特性晶闸管的开通和关断过程晶闸管的开通和关断过程开通过程开通过程延迟时间延迟时间td 阳极电流从零上升到稳态值阳极电流从零上升到稳态值10%10%的时间的时间上升时间上

32、升时间tr阳极电流从阳极电流从10%10%上到稳态值上到稳态值的的90%90%所需的时间所需的时间开通时间开通时间tgt tgt=td+tr 普通晶闸管的延迟时间为，普通晶闸管的延迟时间为，上升时间为上升时间为3us。其延迟时。其延迟时间随门极电流的增大而减小；间随门极电流的增大而减小；与晶闸管特性、外电路电感、与晶闸管特性、外电路电感、阳极电压有关。阳极电压有关。关断过程关断过程反反向阻断恢复时间向阻断恢复时间trr 正正向电流降为零到向电流降为零到反反向恢复向恢复电流衰减至接近零的时间电流衰减至接近零的时间正正向阻断恢复时间向阻断恢复时间tgr晶体管恢复载流子复合过程晶体管恢复载流子复合过

33、程对正向电压的阻断的时间对正向电压的阻断的时间（此期间可能产生误导通）（此期间可能产生误导通）关断时间关断时间tq tq=trr+tgr 普通晶闸管的时间约为几百普通晶闸管的时间约为几百微秒微秒100%90%10%uAKttO0tdtrtrrtgrURRMIRMiA动态损耗动态损耗38 断态重复峰值电压断态重复峰值电压U UDRMDRM 断态重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，断态重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。允许重复加在器件上的正向峰值电压。反向重复峰值电压反向重复峰值电压U URRMRRM 反向重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，反

34、向重复峰值电压是在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。允许重复加在器件上的反向峰值电压。通态（峰值）电压通态（峰值）电压U UTMTM 晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。瞬态峰值电压。取晶闸管的取晶闸管的U UDRMDRM和和U URRMRRM中较小的标值作为该器件的额中较小的标值作为该器件的额定电压。额定电压要留有一定裕量，一般取额定电压定电压。额定电压要留有一定裕量，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的为正常工作时晶闸管所承受峰值电压的2 23 3倍。倍。电压定额3 3 3 3、晶闸管的

35、主要参数、晶闸管的主要参数、晶闸管的主要参数、晶闸管的主要参数39 通态平均电流通态平均电流I IT(AVT(AV)晶闸管在环境温度为晶闸管在环境温度为4040 C C和规定的冷却状态下，稳定和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。（额定电流）电流的平均值。（额定电流）维持电流维持电流 I IH H 晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般几十至几百晶闸管维持导通所必需的最小电流，一般几十至几百毫安。毫安。擎住电流擎住电流I IL L 晶闸管刚从断态转入通态并移除触发信号后，晶闸管刚从断态转入通态并移除触

36、发信号后，能维持能维持导通所需的最小电流。对同一晶闸管来说，通常导通所需的最小电流。对同一晶闸管来说，通常I IL L约为约为I IH H的的2424倍。倍。电流定额40断态电压临界上升率断态电压临界上升率du/dtdu/dt 在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到在额定结温和门极开路的情况下，不导致晶闸管从断态到通态转换的外加电压最大上升率。通态转换的外加电压最大上升率。位移电流位移电流在断态的晶闸管两端所施加的电压具有正向的上升率，在在断态的晶闸管两端所施加的电压具有正向的上升率，在逐段状态下相当于一个电容的逐段状态下相当于一个电容的J2结流过的充电电流。结流过的充电电流。通态

37、电流临界上升率通态电流临界上升率di/dtdi/dt 在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电在规定条件下，晶闸管能承受而无有害影响的最大通态电流上升率。流上升率。动态参数动态参数41常规快速常规快速 晶闸管晶闸管（KKKK）高频高频 晶闸管（晶闸管（KGKG）包括所有为快速应用而设计的晶闸管包括所有为快速应用而设计的晶闸管与普通晶闸管相比与普通晶闸管相比快速快速 晶闸管关断时间为数十微秒晶闸管关断时间为数十微秒高频高频 晶闸管关断时间为晶闸管关断时间为1010ss左右左右电压和电流定额不易做高，不可忽略电压和电流定额不易做高，不可忽略开关损耗开关损耗应用于应用于400Hz400Hz

38、和和10kHz10kHz以上的斩波或逆变电路中以上的斩波或逆变电路中开关时间以及开关时间以及du/dtdu/dt、di/dtdi/dt的耐量都有了明显的改善的耐量都有了明显的改善 快速晶闸管快速晶闸管4 4 4 4、晶闸管的派生器件、晶闸管的派生器件、晶闸管的派生器件、晶闸管的派生器件42GT1T2IG=0IU0a)b)双向晶闸管的电器图形符号和伏安特性双向晶闸管的电器图形符号和伏安特性a)a)电气图形符号电气图形符号 b)b)伏安特性伏安特性 双向晶闸管双向晶闸管 是一对反并联结是一对反并联结的普通晶闸管的集成。的普通晶闸管的集成。有两个主电极有两个主电极T1和和T2，一个门极，一个门极G。

39、门极使器件在主门极使器件在主电极的正反两方向均电极的正反两方向均可触发导通。可触发导通。不用平均值而用不用平均值而用有效值来表示其额定有效值来表示其额定电流值。电流值。43IU0I=0GAKG 逆导晶闸管逆导晶闸管是将晶闸管反并联一个二极管制是将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。作在同一管芯上的功率集成器件。不具有承受反向电压的能力，一不具有承受反向电压的能力，一旦承受反向电压即开通。旦承受反向电压即开通。与普通晶闸管相比与普通晶闸管相比正向压降小正向压降小关断时间短关断时间短高温特性好高温特性好额定电流额定电流晶闸管电流晶闸管电流反并联的二极管的电流反并联的二极管的电流逆

40、导晶闸管逆导晶闸管a)a)电气图形符号电气图形符号 b)b)伏安特性伏安特性 a)b)44光控晶闸管光控晶闸管a)a)电气图形符号电气图形符号 b)b)伏安特性伏安特性 光控晶闸管（光触发晶闸管）光控晶闸管（光触发晶闸管）u 是利用一定波长的光照信是利用一定波长的光照信号触发导通的晶闸管。号触发导通的晶闸管。u 小功率光控晶闸管只有小功率光控晶闸管只有阳极和阴极两个端子。阳极和阴极两个端子。u 大功率光控晶闸管带有大功率光控晶闸管带有作为触发光源的发光二极管作为触发光源的发光二极管或半导体激光器的光缆。或半导体激光器的光缆。u 光触发保证主电路与控光触发保证主电路与控制电路之间的绝缘，避免电制电路之间的绝缘，避免电磁干扰的影响。磁干扰的影响。a)AGKAK光强度强弱b)OUIA45