1、電工電子基礎知識總結一、導 體、絕緣體和半導體（超導體 ）知識二、電 阻、電容、電感相關知識及應 用三、電 路分析方法四、二 極管、可控硅整流原理第一部分導體、絕緣體和半導體、超導體知識導體、 半導體、 絕緣體器件是 構成各種電氣設備、電工電子器件的基礎，在電力生產上，更是普遍存在，作 為一名電力 生產人員， 應熟悉掌握導體、半導 體、絕緣體 的定義和性 質以及應用。一、導體定義：具有良好導電性能的材料就稱為導體。大家知道，金屬、石墨和電解液具有良好的導電性能，他們都是導體。集膚效應：又叫趨膚效應。直流通過導線時電流密度均勻分布于導線截面，不存在集膚效應。而 當交變電流通過導體時,電流將集中在

2、導體表面流過 ,這種現(xiàn)象叫集膚效應。二 、絕 緣體定義：不 導電的物質 ，稱為絕緣 體。如包在電線外面的橡膠、 塑料。常用的絕緣體 材料還有陶瓷、云 母、膠木、硅膠 、絕緣紙和絕 緣油（變壓器油）等，空氣也是良好的絕緣物質。導體和絕緣體的區(qū)別決定于物體內部是否存在大量自由電子，導體和絕緣體的界限也不是絕對的，在一定條件下可以相互轉化。三、半導體有一些物質，如硅、鍺、硒等，其原子的最外層電子既不象金屬那樣容易掙脫 原子核的束縛而成為自由電子， 也不象絕緣體那樣受到原子核的緊緊束縛，這類物質的導電性能介于導體和絕緣體之間，并且隨著外界條件及摻入微量雜質而顯 著改變，這類物質稱為半導體。1. 半導體

3、有以下獨特性能：通過摻入雜質可明顯地改變半導 體的電導率。溫度可明顯地改變半導體的電導率。即 熱敏效應光照不僅可改變半導體的電導率，還可以產生電動勢，這就是半導體的光電效應。與 金屬 和絕緣 體相比，半導體材料的發(fā)現(xiàn)是最 晚的，直 到 20世紀 30年代 ，當材料的提純技術 改進以后，半導體的存在才真正被學術界認可。 半導 體技術 的發(fā)現(xiàn)應用，使電子技術 取得飛速發(fā)展，2. 本征半導體與雜質半導體、PN 結（ 1 ）本征 半導體：天然的硅 和鍺提純后形成單晶體就 是一個半導體，稱為 本征 半導體 。本征半導體中的 載流子濃度很小，導電能力較弱，且受溫度影響很大，不穩(wěn)定，用途有限。（ 2 ）雜質

4、半導體、PN 結：如果在本征半導體中摻 入微 量雜質（摻雜） ，其導 電性 能將發(fā) 生顯著變化，如在純硅中摻 入少許的砷 或磷（ 最外層有五 個電 子）， 就形成 N 型 半導 體；摻 入少 許的硼（最外 層有 三個電子） ，就 形成 P型半導體。P型和 N型半導體并不能直接用來制造半導體器件。通常是在半導體的局部分別摻入濃度較大的三價或五價雜質，使其變?yōu)镻型或 N型半 導體，在 P型和 N型半導體的交界面就會形成PN結，而 PN結就是構成各種半導體器件的基礎，最簡單的一個 PN結就是二 極管。四 、超 導體定義：某些金屬在攝氏零下273度的絕對溫度下，電阻會突然消失，這種金屬電阻完全消失的特

5、殊現(xiàn)象，稱超導電性，具有超導電性的金屬稱超導體。超導現(xiàn) 象是 1911年荷蘭物理學家昂尼斯在研究導體的電阻隨溫度變化 的實 驗中，首次發(fā) 現(xiàn)水銀在 4. 2K的低 溫時，電阻 突然消 失，即 R=0；1933 年， 又發(fā)現(xiàn) 處于超導狀態(tài) 的物 質，外部磁場不能深入超導體內，有抗 磁性 ，即 B=0，以上是超 導體的兩大 特性。第二部分電阻、電容、電感相關知識及應用電阻、電容、電感是構成各種電路的基本元件。這 一部分主要是了解一下它們性質、用途，以及實際應用舉例。一、電阻1. 定義 ：衡量物體 導電性能的物理量 稱為電 阻。在一定的溫度下，其電阻與長度成正比，與截面積成反比。這就是導體的電阻定律

6、。2. 電阻 的常用單位 ：歐姆（）、 K 、 M1的 含義 ：當 導體兩端電壓 為 1V， 通過 的電流為 1A， 這段導 體的電阻為 1。36換算 ：1 M 10K 10 阻值 標示 ：一般 用色環(huán)法和數字法。3. 電阻 的性質電阻是一個耗能元件，即消耗電能變?yōu)闊崮?。電阻是線性元件，它符合歐姆定律：=U/ R。電阻在電路中主要用于限流、分流、降壓、分壓。主要參數：阻值及誤差、額定電壓、額定功率等。電阻的串并聯(lián)及計算：串 聯(lián) ： R R1+ R2+ R3+分壓作用并聯(lián)：分流作用常用計算公式：串聯(lián)各電阻的電壓與電阻成正比。也就是說，大電阻分到高電壓，小電阻分到小電壓。兩個電阻并聯(lián)時，總電流為兩

7、分支電流之和。電流的分配與電阻大小成反比。例：（率大。A、 R105 年 運規(guī) 試題）如圖，R1 R2 R3（）；B、 R2；C、R3；D、一樣大。， 則哪個電阻消耗功例：計 算白幟燈燈泡電阻： 2 20V ， 10 0W4. 電阻 的測量： 一般用萬用表、兆歐表、平衡電橋等電阻測量一 般不能帶電測量。在測量半導體（二極管、三極管）、電容 等有極性的器件時，因有正向、 反向之分，所以萬用表在電阻檔時 ：?°黑 ?±表筆為正極，?°紅 ?±表筆為負極。兆歐表一般用于測量阻值較大的絕緣電阻。阻值較小電阻的精確測量也有很 多種方法，平衡電橋測量是較常用的一種（

8、高試常用），有直流電橋和交流電橋。5. 電阻 的分類及應 用：按阻 值特 性：固 定電阻、可調電阻按制 造材 料：碳 膜電阻、金屬 膜電阻、線繞電阻 、水泥電 阻、陶瓷電阻、 半導 體電阻 等。按安 裝方 式：插 件電阻、貼片電阻。5. 特種 電阻 ( 敏感電阻 ) 常識：熱敏 電阻：是一 種對溫度極為 敏感的電阻器，分 為正溫 度系數（阻值隨溫 度升 高而增 大）和負溫 度系 數（阻值 隨溫度升高而 降低）電阻器。應用舉例：如電 視機消磁電路、電飯鍋電路光敏 電阻 ：阻值隨 著光線 的強弱而發(fā)生變化的電阻器，稱為光敏電阻器。分為可見光 光敏電阻、紅外光光敏電阻、紫外光光 敏電阻。選用時先 確

9、定 電路的 光譜特性。實際應用如光控路燈，根據光線的強度自動控 制路 燈的開 關。壓敏 電阻 ：是對電 壓變化 很敏感的非線性電阻器，具有非線性伏安特性并 有抑 制瞬態(tài) 過電壓作用的固態(tài) 電壓敏 感元件。 當電阻器上 的電壓在標 稱值 內時 , 電阻器上的阻 值呈無窮大 狀態(tài) , 當電壓略高于標稱電壓時 , 其阻 值很 快下降 , 使電阻 器處 于導通狀態(tài), 當電壓減小到標稱 電壓以 下時 , 其阻 值又開始增加（可以自恢復）。實際應用如電話機 過壓保 護、 避雷器 閥片等。濕敏 電阻 ：是對 濕度變化非常敏感 的電阻 器 , 能在各種濕度環(huán)境中 使用，它是將濕度轉換成電信號 的換能器件。主要

10、 用作濕 度傳感器，如嬰兒 的尿 濕報警 器等。熔斷 器、分流器：也可以 看作 是一種電阻器件，熔斷器是一種阻值很小，功率較小的電阻，當 通過 的電流超過一定值 時，其發(fā)熱熔斷起到保護 作用；分流 器實際上就是 一個阻值很小的電 阻，串 在回路中，當有直 流電 流通過 時，產生壓 降且隨電流大小變 化，供直流電流表 顯示，或接 到變 送器（ 如勵磁回路），實 際上相 當于取樣、測量的 作用。二、電容1. 電容 器結構原理 ：在電子 電路中，電容器是必不可少的 電子器件；在電力生產中，電力 電容 器也是 廣泛應用。簡單地說，電容器就是一種儲存電荷的容器， 他不 消耗能 量。電容器通常簡稱為電 容

11、，用字母“C”表示 。其 基本結 構是 由兩片 靠得較近的金屬片，中間隔 以絕緣物質而組成，兩金屬片 為電 容得極 板，中間的絕緣物質為介 質，電容器 的電容等于電容器的帶電荷量，平 板電容器的電容與極板面積成 正比，與 極間距離成反比。一 般規(guī) 定把電 容器外加 1V直 流電 壓時所 儲存 的電荷量稱為該電 容器的電 容量。電 容的基本單位為法 拉（ F），還有 微法（ F）、納法（ nF）、皮法（ pF），因法拉單位較大，實際不常用，實際常用的 是微法、皮法。其換算 關系：1法拉（ F） =微法（ F）1微法（ F） =納法（ nF） =皮 法（ pF）2. 電容 器的基本性 質、作用：基

12、本 性質：簡單地說就是隔直流通 交流， 即對直流呈現(xiàn)電阻無窮大，相當 于開 路；對交 流呈現(xiàn) 的電阻力受交流電頻率影響，即相同一電容器對 不同 頻率的 交流電呈現(xiàn)不 同的容抗 :電容器 在電路中主 要作用有： 整流電路平滑濾波、 電源電路的退耦 濾波、交流信 號旁路、交 流信號耦合（隔直）、與電 阻電感構成 振蕩、諧振回路、延 時電路 等等 。電子電路中 需要用到各種各樣 的電容 器，它 們在電路中分 別起著不同 的作用。電力 電容器的主要應用有：無 功補償、電容式電壓 互感器、 阻波 器、載波耦合電容 器、油開關觸 頭保護電容器 等等。小容量的電容，通常在高頻電路中使用；大容量的電容往往是作

13、濾波和存儲電荷用。電解電容為有極性電容，分正、負極，一般電源電路的低頻濾波均采用電解電容，其正向漏電流較小，而反向漏電流較大，所以在電路中要注意極性不能接反，否則會因漏電流大引起爆炸損壞。電容的 充放電：把電 容器的兩個電極分別接在電源的正、負極上，過一會兒把 電源斷開，兩 個引腳間仍然會有殘留電壓，這是因為電容器儲存了電荷 ，電容 器極 板間建立起電壓，積蓄起電能，這個過程稱為電容器的充電 。而電容器 儲存的電荷向電路 釋放的 過程，稱為電容器的放電。電容器的充電和放電就形成電容電流，電容電流與電容和端電壓的變化率成正比。只有加在電容兩端的電壓發(fā)生變化時，電容才有電流通過。電容器儲藏的電場能

14、量與端電壓的平方成正比：充電過程分析：開關合閘瞬間，過渡過程，呈指數規(guī)律。放電過程分析：其 中 稱為電路充放 電時間常數，它是反映充放電快慢的一個參數 。以上是電 容在直流電路瞬態(tài)過渡充放電過程的簡單分析，從波形圖可以看出，其充電電流超前電壓。正弦交流電路中，電壓電流的波形、相量關系：由其波形和相量圖可以看出：即電流超前電壓90°，這就是我們通常所說的容性負載電流超前電壓 90°的原因。電容的 串并 聯(lián)性質 ：并聯(lián)：總電容為各電容之和。串聯(lián)：總電容的倒數為各電容倒數之和。電容器串聯(lián)時， 各電容電壓與電容量成反比 , 每個電容分配到的電壓計算式在形式上與并聯(lián)電阻的分流計算公式

15、相似。3. 電容 的參數：主 要有標稱容量 、額定電壓 、絕緣 電阻（ 漏電阻）、溫度范圍 等4. 電容 器的測量、 極性判別： 對于通常的電容器，一般用萬用表電阻檔測量。每次測試前，需將電容器放電（兩極短接一下放電），然后將紅、黑表筆分別接電容器的兩極，由表針的偏擺來判斷電容器質量。好的電容器，表針迅速向右擺起（擺的角度與容量大小有關），然后慢慢向左退回原位（靠近，所指示的阻值就是漏電阻）。如果表針擺起后不再回轉，說明電容器已擊穿。如果表針擺起后逐漸退回到某一位置停住，則說明電容器已漏電。如果表針擺不起來，說明電容器電解質已干涸失去容量。對于極性電容（電解電容），一般反向漏電比正向大，其測出

16、的正向漏電阻大于反向漏電組。（可依此判別極性）其實，萬用表測量的過程就是反映電容充放電的過程。5. 電容 器應用舉例 ：分布電容、雜散電容影響：旁路、消干擾：儲能作用：耦合電容、阻波器：無功補償電容器：少油斷路器斷口均壓電容：電容式電壓互感器：三、電感1. 電感的結構原理：用導線繞制成線圈就構成一個電感器，它是一種能夠儲存磁場能量的元件。電感的單位是亨利（ H），常用單位為毫亨（ mH）、微亨（ H）和納亨（ nH），其換算關系為：電感量的大小表示產生感應電動勢的能力。2. 電感的性 質、作用： 形象說法：電感器就是 ?°通直流，阻交流 ?±。也就是說，只有電感上的電流變化

17、時，電感兩端才有電壓，而且其電動勢的方向是阻止電流變化的方向，大小與電感量和電流變化率成正比。在直流電路中，電感上即使有電流通過，但，相當于短路。其電壓與電流的關系：同一 電感 對不同 頻率的交流電呈現(xiàn)不同的 阻抗，即感抗：XL L 2 f L。電感 L越大，電源頻率f 越高，感抗就越大 。對直 流， f 0，相當于短路。電感 線圈 是一個 儲能元件，它以磁的形式儲存電能，儲存的電能大小可用 下式 表示：可見， 線圈電感量越大，流過電流越 大，儲存的電能也就越多。其儲能 和釋放過程 ：當電流的絕 對值 增加時，電感 元件吸收能 量并全 部轉 換成磁 場能量；當電流的絕對值減 小時，電感元件釋

18、放磁場能量 。可見， 電感元件與 電容元件一樣 ，并 不是把吸收的 能量消耗掉 ，而是 以磁 場或電 場的形式儲存，用 以交換 ，釋放與吸收的能 量一樣。對于正弦交流電路，其電壓、電流波形圖和相量圖如下：由以上波形圖和相量圖可以看出，電感在正弦交流電路中電流滯后電壓90°，即 :我們通常所說的，感性負載電流滯后電壓 90 °就是這個道理。3. 電感的參數、測量：測量：用電感測量儀測量其電感量；用萬用表測量其通斷，理想的電感電阻很小，近乎為零。若測量電阻為，則說明電感器已經開路損壞。參數：主要有電感量、額定電流等。4. 電感的應用舉例：電抗器： 實質上 是一個無導磁材料的空心

19、線圈。 在電力系統(tǒng)中起增大短路阻抗，限制短路電流作用。常串于出線斷路器處，起到維持母線電壓水平的作用 ，使母線電壓波動較小，保證非故障線路上的用戶電氣設備運行的穩(wěn)定性。消弧線圈： 在中 性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時， 減少通過接地點的電容電流，有效防止鐵磁諧振過電壓的產生。消 弧線 圈補償 方式有三種：全補 償、欠 補償、過補償第三部分電路 分析方法一、電 路的基本概念：為了某 種需要、功 能而由電源、 導線 、開關和負載 等元件按一 定方式 組合 起來的 電流的通路稱為電 路。電路 的主 要功能 ：一是進行能 量的轉換、傳 輸和 分配；二是實 現(xiàn)信號的傳 遞、 存儲和 處理。電路 分析 的主

20、要 任務就在于解得電 路物理 量，其中最基本的電 路物理量就 是電 流、電 壓和功率。二、電 路的基本物理量：1. 電流：導體中電荷的定向移動形成電流。定義為單位時間內通過導體截面的電荷量，即2. 電壓、電位和電動勢：電位：電路中某點的電位定義為單位正電荷由該點移至參考點電場力所做的功。要有一個參考零電位點。電壓：電路中a、 b點 兩點間的電壓定義為單位正電荷由a點移至 b點電場力所做的功。或者說，兩點之間的電位差即為電壓：電壓的實際方向規(guī)定由電位高處指向電位低處。電源電動勢：是衡量外力即非靜電力做功能力的物理量。外力克服電場力把單位正電荷從電源的負極搬運到正極所做的功，稱為電源的電動勢。電動

21、勢的 實際方向與電壓實際方向相反，規(guī)定為由電源負極指向正極。3. 電功率和電能：電場力在單位時間內所做的功稱為電功率，簡稱功率。它表示電能轉化為其他形式的能量，被電路吸收（消耗）的速率。單位為：瓦（ W），常 用的有 KW（千瓦）、MW（兆瓦）、mW（毫瓦）。在一定時間內，電路（負載）吸收（消耗）的電功率（電量）稱為電能，即電量（電度）。電能的單 位是焦（耳）（J），它等于功率 1W的用電設備在1s內消耗的電能，量值較小。在實用上采用kWh( 千瓦小時 ) 作為電能的單位，它等于功率 1kW的用電 設備在 1h（ 3600s ）內消耗的電能，簡稱為 1度電。換算關系：二、電 路的基本物理量：電

22、路的分 析計算有兩大基本定律：一是歐姆定律；一是基爾霍夫定律。歐姆定律反映的是電路中元件上的電流和電壓的約束關系，而基爾霍夫定律反映的是電路中各支路電流之間的約束關系或各回路電壓之間的約束的關系。1. 歐姆定律：歐姆定律只適用于純線性電阻電路。歐姆定律有兩種：即部分電路歐姆定律（也稱作外電路歐姆定律）和全電路歐姆定律。外電路歐姆定律：表述為在同一電路中, 流過 電阻的電流跟其兩端的電壓成正比 , 跟導體的電阻成反比。串聯(lián)電阻分壓公式：并聯(lián)電阻分流公式：全電路歐姆定律：全電路是指電源以外的電路（外電路）和電源（內電路）之總和。電源產生電動勢，它有內電阻。 流過電路的電流，與電源的電動勢成正比，與

23、外電路的電阻與內電路的電阻之和成反比。這就是全電路歐姆定律。在實際電路中，由于內阻的存在要消耗一定的功率，產生一定的電壓降（I r ）。因此，外電路端電壓U= - I r 。當外電路開路時， I 0， U=；當外電路有負載時，端電壓隨著負載（ I ）的增大而降低。2. 基爾霍夫 定律：基爾霍夫定律包括電流定律和電壓定律。不論元件是線性的還是非線性的，電流、電壓是直流的還是交流的，基爾霍夫定律總成立?；鶢柣舴螂娏鞫桑簩﹄娐分腥我唤Y點，在任一時刻，流出結點的電流之和一定等于流入結點電流之和，即流出或流入該結點的所有支路電流的代數和為零。KCL也可以推廣到電路中任一假設的封閉面，即在任一時刻，通過

24、該封閉面的所有支路電流的代數和等于零。基爾霍夫電壓定律：對任一電路中的任一回路，在任一時刻，沿著該回路的的所有支路電壓的代數和恒等于零, 簡稱為 KCL。KCL確定了連接在同一回路中各支路電壓之間的關系。體現(xiàn)的是電荷在電場中從一點移到另一點時，它所具有能量的改變量只與這兩點的位置有關，而與移動路徑無關的性質。在分析電路列回路KCL方程時，應先規(guī)定回路繞行方向，各支路電壓參考方 向與回路繞行方向一致時（從 ?° +?±極性向 ?° - ?±極性）取正號，反之取負號。第四部分二極管、可控硅整流原理電力 電子器件是電力電子變流技術的核心，通常包括非可控器件（

25、如整流 二極管）和可控器件（如晶閘管，也 叫可控 硅）兩大類。電力 電子變 流技術和控制技術的發(fā)展，使變 流技術主要能 實現(xiàn) 以下幾個功 能：整 流器 、逆變器、暫波器、交流調壓器、周波變 流器等，以上的 幾個功 能都可以通過晶閘管來實現(xiàn)。下 面， 我們主要介紹整流電 路原理。一、二 極管及其整流原理1. 二 極管結構原 理：一個 PN結 加上 相應的 電極 引線并用管殼 封裝 起來， 就構 成了半 導體二極管，簡稱二極管 。二極 管按其 結構不同可分為點 接觸型 和面接觸型。 點接觸 型二極管 PN結面 積很小 ，因而結電容 小，通流能力 小，主要應用于小 電流的整流 和高 頻時的 檢波、混

26、 頻及脈沖數字電路 中的開關元 件等；面接觸型二 極管 PN結面 積大，因而能 通過較大的電流，但其結 電容也小，只適用 于較 低頻率 下的整流電路中，一般的電 源整流電路均采用 面接觸型。2. 二極管的伏安特性二極管由 PN結組成，因此，具有PN結的單向導電特性，它屬于非線性電阻元件。正向特性（右半部分）：當正向電壓大于死區(qū)電壓后，正向電流隨著正向電壓增大迅速上升。反向特性（左半部分）：當二極管外加 反向電壓時， PN結處于 截止狀態(tài)，反向電流很小；如果所加反向電壓繼續(xù)增大，大于擊穿電壓時，反向電流急劇增加，而電壓幾乎保持不變（穩(wěn)壓二極管就是利用這一反向擊穿區(qū)特性工作的，控制反向電流數值，使

27、其不致過熱而燒壞）。普通二極管被擊穿后，由于反向電流很大，一般都會造成?°熱擊穿 ?±， 使二極管永久性損壞，不再具有單向導電性。二極管的測量一般用萬用表的電阻檔（R× 1K）測量，其正向電阻（黑表筆接陽極，紅表筆接陰極）較?。◣装?1K左右），反向電阻很大（一般為接近），而根據正反向測 量結果，也可以判斷出其極性。二極管在電工電子電路中應用很廣，常用于整流、穩(wěn)壓、檢波、限幅、元件保護以及在數字電路中用作開關元件等等。如整流二極管、發(fā)光二極管、 穩(wěn)壓二極管、光電二極管（可以與光敏三極管做成光耦器件，用于信號的電路隔離傳輸，如微機保護等輸入輸出口常采用光耦傳輸，起電

28、路隔離，避免因某一輸入輸出口問題影響整個系統(tǒng)）等。3. 二極管整流原理二極管整流 電路實 際就是利用其單向 導電特 性， 有半波整流、 全波整流和 橋式整流三 種形式，常用 橋式 整流。當輸入電壓處于交流電壓正半周時，二極管導通，輸出電壓Vo Vi ( 忽略管壓降 )；當輸入電壓處于交流電壓的負半周時，二極管截止，輸出電壓 Vo 0。半波整流電路的交流利用率只有50，且輸出電壓脈動很大，對于使用直流電源的電動機等功率型的電氣設備，半波整流輸出的脈動電壓就足夠了。對于電子電路，這種電壓則不能直接作為半導體器件的電源，還必須經過平滑（濾波）處理。電壓正半周時，交流電源在通過二極管向負載提供電源的同

29、時對電容充電，在交流電壓負半周時，電容通過負載電阻放電。全波整流：當輸入電壓處于交流電壓正半周時， D1 導通， Vo Vi （忽略管壓降）；當輸入電壓處于負半周時， D2導通， Vo Vi 。其輸出波形是一個方向不變的脈動電壓，但脈動頻率是半波整流的一倍。同樣，全波整流輸出的直流脈動電壓不能滿足電子電路對直流電源的要求，必須經過平滑（濾波）處理。也是在全波整流的輸出端接一個電容。電容在脈動電壓的兩個峰值之間向負載放電，使輸出電壓得到相應的平滑。全波整流電路的交流利用率為100，正負半周均利用，其輸出電壓脈動較半波整流小，比較平滑。全波整流電路必須采用具有中心抽頭的變壓器，而且每個線圈只有一半

30、時間通過電流，所以變壓器的利用率不高。橋式整流：當輸入電壓處于交流電壓正半周時，二極管 D1、負載電阻 RL、 D3構成一個回路（圖 中虛線所示），輸出電壓 Vo Vi （忽略管壓降）；當輸入電壓處于交流電壓負半周時，二極管 D2、負載電阻 RL、 D4 構成一個回路，輸出電壓 Vo Vi 。可見 ，橋式整 流電路的輸出波形脈動情 況、脈 動頻率 。交流 利用率與全波 整流一樣。 不 同的是橋式整流電路無需采用具有中心抽頭的變壓器，整 流二極管承受的反向電壓也不 高。二、可 控硅及其整流原理二極管 整流電路通常稱為 不可控 整流電路， 當輸入的 交流電壓不 變時，其輸出的直流電壓也是固定的，不

31、能任意控 制和改變。在實際 工作 中，有 時希望整流器的輸出直流 電壓能夠根據需要進行調節(jié)，在這種情況下，需要 采用 可控整流電路，而晶閘管正是可以實現(xiàn)這一 要求 的可控 整流元件。1. 晶閘管結構原理內部 由四層 半導體（ PNPN）構 成，形 成三 個 PN結（ J1、 J2、 J3 ），最下層 的P1引出為 陽極（ A），最上層 的N2引出為陰 極（ K），中 間的 P2 引出為 控制極（ G）。工作原 理： 如果只在晶閘管的陽極和陰極之間加正向電壓而控制極不加電壓，則PN結 J2 為反向偏置，晶閘管不導通，稱為阻斷；如果 A、 K之間加反向電壓而控制極不加電壓，J1 、 J3反偏，晶閘

32、管還是阻斷。也就是說，在G極沒有加控制電壓情況下，晶閘管始終處于阻斷狀態(tài)。當在陽極和陰極之間加正向電壓的同時，在控制極與陰極之間也加一個正向電壓，則晶閘管將由阻斷變?yōu)閷ǎ移鋲航岛苄。?V左右），相當于開關處于閉合狀態(tài)。晶閘管導通后 ，可以通過幾十甚至上千安的正向電壓 ，它就一直維持導通狀態(tài)，控制極一般就不電流，只要 A、K之間一直加有再起控制作用。所以，控制極也叫觸發(fā)極，加在其上的電壓一般為觸發(fā)脈沖電壓。晶閘管的導通原理可以由其等效電路來分析：根據晶閘管的結構，可以把它看成由一個 NPN型三極管和一個 PNP型三極管組合而成。晶閘 管導 通后，控制極就失去控制作用。那么，如何使晶閘管由導

33、通變?yōu)?阻斷 狀態(tài)呢 ？只能通過降低電 源電壓 ，或增大負載 電阻，或改變電源 電壓 極性（ 加反向電壓）等方法，使陽 極電流 I A減少 ，到 某一特定數 值以 下（即 小于維持電流）， 才能使 晶閘管重新阻斷。若不 加控 制極正 向電壓，而提 高陽極電壓，則當于正 向漏 電流的 增大，也會導致晶 閘管導 通。達到某 一限度時，由當 A、K加反向 電壓時， 兩個三極管集只有 較小 的反向 漏電流，晶閘管處電極 電壓極性接反于阻斷 狀態(tài)。，都不能 放大，2. 晶閘管的主要參數（ 1）電壓定額：斷態(tài)重復峰值電壓() ：反向重復峰值電壓（）：通態(tài) (峰值)電壓（）：（ 2）電流定額：通態(tài)平均電流：

34、維持電流：擎住電流：（ 3）門極定額：門極觸發(fā)電流、門極觸發(fā)電壓（ 4）額定結溫：器件在正常工作時所允許的最高結溫 ，在此溫度下，晶閘管有關的額定值和特性都能得到保證。3. 單相可控整流電路（ 1）單相半波可控整流電路：電阻性負載的情況：其整 流輸出電壓是 極性不 變的 脈動直流電壓 ，它的波形只在 電源電壓的正 半周內出現(xiàn) 。VT承受的 電壓 , 在導通時忽略管壓 降為零 ，其余不導通時承受 全部電源電壓 。從 VT開始 承受正向電 壓起到加上觸 發(fā)脈 沖這一電角度 稱為控制角， VT導通的電角 度稱為導通角， - ，輸出平 均電壓：它是 的函數， 也就 是說改變就 可以控制改 變 。愈小

35、， 愈大。當 0時，晶閘管 全導通，相當 于二 極管整流，輸 出最大；當 時 ， 0。電感性負載的情況：當在電源 電壓正半周 的 t 1時刻觸發(fā) 晶閘 管，在負載側就立即出現(xiàn) 直流電壓 ，感性 負載 通過電流，當 在 增加的過程中，L的 自感 電動勢極性為 上正下負， 它力圖阻止電流增 加；當過零變負時，電流處 于逐步減 小的過程中 ，在 L兩端產生一個 上負 下正的電動勢，力圖阻止 電流減小 ，此時 感應 電動勢比值大，使晶閘管仍然承 受正向 電壓，繼續(xù)維持導通 （此時可以 理解為 L釋放出先前 儲藏 的能量，使晶閘管保持導 通維持負 載電流）。這 個過程一直 維持到 L中的電流降為零，即L

36、中 的磁場能量釋 放完畢，晶閘 管關斷 ( 即 t 2時刻 ) ，并且 立即承受電源負半 周的反向電壓 。可見 ，由于 電感的存在 ，延遲了晶閘 管的 關斷時 刻，使 輸出波形上出 現(xiàn)負值，導致輸出直流電壓的 平均值 下降。根據，當 R為一定值時，L越大，感應電動勢就大，進入負半周后維持晶閘管導通的時間就越長，輸出電壓波形負值部分越大，輸出電壓越低。當 L>>R時，輸出波形中正負波形面積接近，輸出電流平均值就很小。為解決大電感負載時的上述矛盾，可在整流電路的負載兩端并聯(lián)一個整流二極管，稱為續(xù)流二極管VD。當電源電壓過零變負后，電感L的感應電動勢可經續(xù)流二極管使負載電流繼續(xù)流通，也就是說電感儲藏的能量通過續(xù)流二極管與負載形成回路釋放。此時，輸出不再出現(xiàn)負電壓，在續(xù)流期間，晶閘管承受電源反向電壓而