電工學(xué)（第六版）課件：晶閘管及其應(yīng)用

晶閘管及其應(yīng)用

晶閘管是硅晶體閘流管的簡稱，是一種可控制的硅整流器件，也稱為可控硅（SCR）。晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，它有三個極：陽極（A），陰極（K）和門極（G）。

一、晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和符號

外形結(jié)構(gòu)符號

二、晶閘管的工作特性晶閘管特性實驗正向阻斷觸發(fā)導(dǎo)通反向阻斷晶閘管的工作特性可通過如圖實驗加以說明。圖中晶閘管陽極A、陰極K、燈泡HL和電源GB1構(gòu)成主回路,控制極G、陰極K、開關(guān)和電源GB2構(gòu)成控制回路。觀察實驗現(xiàn)象,可以發(fā)現(xiàn)晶閘管工作有以下特點:1.正向阻斷

晶閘管加正向電壓,而控制極不加正向電壓,燈不亮。這種狀態(tài)稱為正向阻斷。2.觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管加正向電壓,使控制極和陰極之間也加上正向電壓(稱為觸發(fā)電壓),閉合開關(guān)SA,這時燈亮,說明晶閘管已導(dǎo)通。這種狀態(tài)稱為觸發(fā)導(dǎo)通。4.反向阻斷

晶閘管加反向電壓,這時不論是否加控制電壓,也不論控制極所加是正向電壓還是反向電壓,燈都不亮,晶閘管都不導(dǎo)通。這種狀態(tài)稱為反向阻斷。3.維持導(dǎo)通晶閘管一旦導(dǎo)通后,維持陽極電壓不變,斷開觸發(fā)電壓(即斷開開關(guān)SA),燈仍亮,說明晶閘管仍然導(dǎo)通。這種狀態(tài)稱為維持導(dǎo)通。晶閘管導(dǎo)通和阻斷的條件

三、晶閘管應(yīng)用

1．單相半控橋式整流電路

a）電路圖b）波形圖

(1)u2為正半周時,晶閘管V1和二極管V4承受正向電壓,如果這時未加觸發(fā)電壓,則晶閘管處于正向阻斷狀態(tài),輸出電壓uo=0。

(2)在t1時刻(ωt=α)加入觸發(fā)脈沖uG,晶閘管V1觸發(fā)導(dǎo)通。

(3)在ωt=α~π期間,盡管觸發(fā)脈沖uG已消失,但晶閘管仍保持導(dǎo)通,直至u2過零(ωt=π)時,晶閘管才自行關(guān)斷,在此期間uo=u2,極性為上正下負(fù)。

(4)u2為負(fù)半周時,晶閘管V2和二極管V3承受正向電壓,只要觸發(fā)脈沖uG到來,晶閘管就導(dǎo)通,負(fù)載上所得到的仍為上正下負(fù)的電壓。

在控制極加上觸發(fā)脈沖使晶閘管開始導(dǎo)通的角度α稱控制角。在0～α期間，晶閘管正向阻斷。Π-α

被稱為晶閘管的導(dǎo)通角（θ）。顯然控制角越大，輸出電壓越高，當(dāng)α=0時，導(dǎo)通角θ=π，稱全導(dǎo)通。

可見,改變觸發(fā)脈沖輸入的時刻,即可改變控制角α的大小和導(dǎo)通角θ的大小,負(fù)載RL上的電壓平均值也隨之改變,從而達(dá)到可控整流的目的。

兩只晶閘管反向并聯(lián),在電源電壓的正、負(fù)半周內(nèi)輪流觸發(fā)導(dǎo)通,交流調(diào)壓器可用于交流電機(jī)無級調(diào)速、調(diào)光及電熱爐的恒溫控制。a）原理電路b）波形圖2.交流調(diào)壓器逆變是整流的逆過程，即把直流電變?yōu)榻涣麟?，逆變過程可以用晶閘管來實現(xiàn)，如果令兩組晶閘管V1、V4和V2、V3輪流切換導(dǎo)通,負(fù)載上便可得到交流輸出電壓uo

，uo的頻率取決于兩組晶閘管的切換頻率。基本電路如圖所示。a)電路圖b)波形圖3.逆變與變頻四、晶閘管的簡易檢測方法方法一

將萬用表置R×1kΩ擋,測量陽極和陰極間的正向電阻和反向電阻,均應(yīng)為高阻值;測量控制極與陽極間的正向電阻和反向電阻,也均應(yīng)為高阻值;測量控制極與陰極間的正向電阻和反向電阻應(yīng)有差別,正向應(yīng)電阻小,可判斷晶閘管質(zhì)量良好。

方法二

測試小功率晶閘管,可將萬用表置R×10Ω擋,黑表筆接晶閘管陽極,紅表筆接陰極,表針應(yīng)接近∞處（