1、第第1章、電力電子器件章、電力電子器件v 1.1 、 電力電子器件的基本模型電力電子器件的基本模型 v 1.2 、 電力二極管電力二極管 v 1.3 、 晶閘管晶閘管v 1.4 、 可關(guān)斷晶閘管可關(guān)斷晶閘管 v 1.5 、 電力晶體管電力晶體管 v 1.6 、 電力場效應(yīng)晶體管電力場效應(yīng)晶體管 v 1.7 、 絕緣柵雙極型晶體管絕緣柵雙極型晶體管 v 1.8 、 其它新型電力電子器件其它新型電力電子器件 v 1.9 、 電力電子器件的驅(qū)動與保護(hù)電力電子器件的驅(qū)動與保護(hù)1.3 、晶閘管晶閘管 1.3.1 晶閘管及其工作原理晶閘管及其工作原理 1.3.2 晶閘管的特性與主要參數(shù)晶閘管的特性與主要參

2、數(shù) 1.3.3 晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件 1.3 晶閘管晶閘管 晶閘管晶閘管(Thyristor)包括：包括：普通晶閘管普通晶閘管(SCR)、快速、快速晶閘管晶閘管(FST)、雙向晶閘管、雙向晶閘管(TRIAC)、逆導(dǎo)晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管(RCT) 、可關(guān)斷晶閘管、可關(guān)斷晶閘管(GTO) 和光控晶閘管等。和光控晶閘管等。 由于普通晶閘管面世早，應(yīng)用極為廣泛由于普通晶閘管面世早，應(yīng)用極為廣泛, 因此在無特別因此在無特別說明的情況下說明的情況下,本書所說的晶閘管都為普通晶閘管。本書所說的晶閘管都為普通晶閘管。 普 通 晶 閘 管 ：普 通 晶 閘 管 ： 也 稱 可 控 硅 整 流 管也 稱

3、 可 控 硅 整 流 管 ( S i l i c o n Controlled Rectifier), 簡稱簡稱SCR。 由于它電流容量大由于它電流容量大,電壓耐量高以及開通的可控性電壓耐量高以及開通的可控性(目前生產(chǎn)水平：目前生產(chǎn)水平：4500A/8000V)已被廣泛應(yīng)用于相控整已被廣泛應(yīng)用于相控整流、逆變、交流調(diào)壓、直流變換等領(lǐng)域流、逆變、交流調(diào)壓、直流變換等領(lǐng)域, 成為特大功率成為特大功率低頻低頻(200Hz以下以下)裝置中的主要器件。裝置中的主要器件。1.3.1 晶閘管及其工作原理晶閘管及其工作原理 （1 1）外形封裝形式）外形封裝形式: :可分為小電流塑封式、小電流螺可分為小電流塑封

4、式、小電流螺旋式、大電流螺旋式和大電流平板式旋式、大電流螺旋式和大電流平板式(額定電流在額定電流在200A以以上上), 分別由圖分別由圖1.3.1(a)、(b)、(c)、(d)所示。所示。 （2 2）晶閘管有）晶閘管有三個電極三個電極, 它們是陽極它們是陽極A, 陰極陰極K和門極和門極(或稱柵極或稱柵極)G, 它的電氣符號如圖它的電氣符號如圖1.3.1(e)所示。所示。 l圖圖1.3.1 1.3.1 晶閘管的外型及符號晶閘管的外型及符號1、晶閘管的結(jié)構(gòu)：晶閘管的結(jié)構(gòu)：1.3.1 晶閘管及其工作原理晶閘管及其工作原理1、晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管的結(jié)構(gòu)（續(xù)）續(xù)） 晶閘管是大功率器件晶閘管是大功率器件,

5、工作時產(chǎn)生大量的熱，因此必須安裝工作時產(chǎn)生大量的熱，因此必須安裝散熱器。散熱器。 螺旋式晶閘管螺旋式晶閘管緊栓在鋁制散熱器上緊栓在鋁制散熱器上, 采用自然散熱冷卻方式采用自然散熱冷卻方式, 如圖如圖1.3.2(a)所示。所示。 平板式晶閘管平板式晶閘管由兩個彼此絕緣的散熱器緊夾在中間由兩個彼此絕緣的散熱器緊夾在中間, 散熱方散熱方式可以采用風(fēng)冷或水冷式可以采用風(fēng)冷或水冷, 以獲得較好的散熱效果以獲得較好的散熱效果,如圖如圖1.3.2 (b)、(c)所示。所示。圖圖1.3.2 1.3.2 晶閘管的散熱器晶閘管的散熱器2、晶閘管的工作原理晶閘管的工作原理圖圖1.3.3 1.3.3 晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

6、和等效電路晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和等效電路 (1) (1)導(dǎo)通：導(dǎo)通：晶閘管陽極施加正向電壓時晶閘管陽極施加正向電壓時, , 若給門極若給門極G G也也加正向電壓加正向電壓U Ug g, ,門極電流門極電流I Ig g經(jīng)三極管經(jīng)三極管T T2 2放大后成為集電極電流放大后成為集電極電流I Ic2c2，I Ic2c2又是三極管又是三極管T T1 1的基極電流的基極電流, , 放大后的集電極電流放大后的集電極電流I Ic1c1進(jìn)進(jìn)一步使一步使IgIg增大且又作為增大且又作為T T2 2的基極電流流入。重復(fù)上述正反饋的基極電流流入。重復(fù)上述正反饋過程過程，兩個三極管兩個三極管T T1 1、T T2 2都快

7、速進(jìn)入飽和狀態(tài)都快速進(jìn)入飽和狀態(tài), ,使晶閘管陽極使晶閘管陽極A A與陰極與陰極K K之間導(dǎo)通。此時若撤除之間導(dǎo)通。此時若撤除UgUg, T, T1 1、T T2 2內(nèi)部電流仍維持內(nèi)部電流仍維持原來的方向原來的方向, ,只要滿足陽極正偏的條件只要滿足陽極正偏的條件, ,晶閘管就一直晶閘管就一直導(dǎo)通導(dǎo)通。晶閘管晶閘管( (單向?qū)щ娦詥蜗驅(qū)щ娦?,),導(dǎo)通條件為導(dǎo)通條件為陽極正偏陽極正偏和和門極加正向觸發(fā)電流門極加正向觸發(fā)電流。2、晶閘管的工作原理晶閘管的工作原理(2(2）阻斷：）阻斷：當(dāng)晶閘管當(dāng)晶閘管A A 、K K間承受正向電壓，而門間承受正向電壓，而門極電流極電流I Ig g=0=0時時,

8、, 上述上述T T1 1和和T T2 2之間的正反饋不能建立起來之間的正反饋不能建立起來, ,晶閘管晶閘管A A 、K K間只有很小的正向漏電流，它處于間只有很小的正向漏電流，它處于正向阻正向阻斷斷狀態(tài)。狀態(tài)。 2、晶閘管的工作原理續(xù)晶閘管的工作原理續(xù)) )圖圖1.3.3 1.3.3 晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和等效電路晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和等效電路1.3 、晶閘管晶閘管 1.3.1 晶閘管及其工作原理晶閘管及其工作原理 1.3.2 晶閘管的特性與主要參數(shù)晶閘管的特性與主要參數(shù) 1.3.3 晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件 1.3.2 晶閘管的特性與主要參數(shù)晶閘管的特性與主要參數(shù)定義：定義：晶閘管陽極與陰極

9、之間的電晶閘管陽極與陰極之間的電壓壓Ua與陽極電流與陽極電流Ia的關(guān)系曲線稱的關(guān)系曲線稱為晶閘管的伏安特性。為晶閘管的伏安特性。 第一象限是第一象限是正向特性正向特性、第三象、第三象限是限是反向特性反向特性。圖圖1.3.4 晶閘管陽極伏安特性晶閘管陽極伏安特性 UDRM、URRM正、反向斷正、反向斷 態(tài)重復(fù)峰值電壓；態(tài)重復(fù)峰值電壓；UDSM、URSM正、反向斷態(tài)正、反向斷態(tài) 不重復(fù)峰值電壓；不重復(fù)峰值電壓；UBO正向轉(zhuǎn)折電壓；正向轉(zhuǎn)折電壓；URO反向擊穿電壓。反向擊穿電壓。. 晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性 ：. 晶閘管的伏安特性（續(xù)）晶閘管的伏安特性（續(xù)） ： 晶閘管上施加反向電壓時，晶閘

10、管上施加反向電壓時，伏安特性類似二極管的反向特性。伏安特性類似二極管的反向特性。 晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時，晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時，只有極小的反相漏電流流過。只有極小的反相漏電流流過。 當(dāng)反向電壓超過一定限度，當(dāng)反向電壓超過一定限度，到反向擊穿電壓后，外電路如無到反向擊穿電壓后，外電路如無限制措施，則反向漏電流急劇增限制措施，則反向漏電流急劇增加，導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。加，導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。圖圖1.3.4 晶閘管陽極伏安特性晶閘管陽極伏安特性（1 1）晶閘管的反向特性：）晶閘管的反向特性：. 晶閘管的伏安特性（續(xù)）晶閘管的伏安特性（續(xù)）： IG=0時，器件兩端施加正向電壓，正時，器件兩端施加

11、正向電壓，正向阻斷狀態(tài)，只有很小的正向漏電流向阻斷狀態(tài)，只有很小的正向漏電流流過，正向電壓超過臨界極限即正向流過，正向電壓超過臨界極限即正向轉(zhuǎn)折電壓轉(zhuǎn)折電壓Ubo，則，則漏電流漏電流急劇增大，急劇增大，器件開通。器件開通。 隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。電壓降低。 導(dǎo)通后的晶閘管特性和二極管的正向?qū)ê蟮木чl管特性和二極管的正向特性相仿。特性相仿。 晶閘管本身的壓降很小，在晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。左右。 導(dǎo)通期間，如果導(dǎo)通期間，如果門極電流為零門極電流為零，并且，并且陽極電流降至接近于零的某一數(shù)值陽極電流降至接近于零的某一數(shù)值IH以下以下，

12、則晶閘管又回到，則晶閘管又回到正向阻斷正向阻斷狀態(tài)。狀態(tài)。IH稱為稱為維持電流維持電流。圖圖1.3.4 晶閘管陽極伏安特性晶閘管陽極伏安特性（2 2）晶閘管的正向特性：）晶閘管的正向特性：2. 2. 晶閘管的開關(guān)特性晶閘管的開關(guān)特性晶閘管的開通和關(guān)斷過程電壓和電流波形。晶閘管的開通和關(guān)斷過程電壓和電流波形。l 1.3.5 晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形 延遲時間延遲時間t td d：門極電流門極電流階躍時刻開始，到陽極階躍時刻開始，到陽極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的電流上升到穩(wěn)態(tài)值的10%10%的時間。的時間。 上升時間上升時間t tr r：陽極電流陽極電流從從10%10%上升到穩(wěn)

13、態(tài)值的上升到穩(wěn)態(tài)值的90%90%所需的時間。所需的時間。 開通時間開通時間t tgtgt：以上兩者以上兩者之和，之和，t tgtgt= =t td d+t+tr r 普通普通晶閘管延遲時為晶閘管延遲時為0.51.5s0.51.5s，上升時間，上升時間為為0.53s0.53s。2. 2. 晶閘管的開關(guān)特性（續(xù)）晶閘管的開關(guān)特性（續(xù)）1.3.5 晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形 l(1) (1) 開通過程：開通過程： 正向阻斷恢復(fù)時間正向阻斷恢復(fù)時間t tgrgr：晶閘管要晶閘管要恢復(fù)其對正向電壓的阻斷能力還恢復(fù)其對正向電壓的阻斷能力還需要一段時間需要一段時間v 在正向阻斷恢復(fù)

14、時間內(nèi)如果重在正向阻斷恢復(fù)時間內(nèi)如果重新對晶閘管施加正向電壓，晶新對晶閘管施加正向電壓，晶閘管會重新正向?qū)?。閘管會重新正向?qū)?。v 實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)對晶閘管施加實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)對晶閘管施加足夠長時間的反向電壓足夠長時間的反向電壓，使晶，使晶閘管充分恢復(fù)其對正向電壓的閘管充分恢復(fù)其對正向電壓的阻斷能力，電路才能可靠工作。阻斷能力，電路才能可靠工作。 關(guān)斷時間關(guān)斷時間t tq q：t trrrr與與t tgrgr之和，即之和，即 t tq q = =t trrrr+t+tgrgr2. 2. 晶閘管的開關(guān)特性（續(xù)）晶閘管的開關(guān)特性（續(xù)）l1.3.5 晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形

15、 l(2) (2) 關(guān)斷過程關(guān)斷過程普通晶閘管的關(guān)斷時間約幾百微秒。普通晶閘管的關(guān)斷時間約幾百微秒。 反向阻斷恢復(fù)時間反向阻斷恢復(fù)時間t trrrr：正向電流降為零到反向恢復(fù)電流衰減至正向電流降為零到反向恢復(fù)電流衰減至接近于零的時間接近于零的時間（3）晶閘管的開通與關(guān)斷時間）晶閘管的開通與關(guān)斷時間v1 1）開通時間）開通時間tgt：o 普通晶閘管的開通時間普通晶閘管的開通時間tgt 約為約為6s。o 開通時間與觸發(fā)脈沖的開通時間與觸發(fā)脈沖的陡度陡度與與電壓大小電壓大小、結(jié)結(jié)溫溫以及主回路中的以及主回路中的電感電感量等有關(guān)。量等有關(guān)。v2）關(guān)斷時間關(guān)斷時間tq ：o 普通晶閘管的普通晶閘管的tq

16、 約為幾十到幾百微秒。約為幾十到幾百微秒。o 關(guān)斷時間與元件關(guān)斷時間與元件結(jié)溫結(jié)溫 、關(guān)斷前、關(guān)斷前陽極電流的大陽極電流的大小小以及所加以及所加反壓的大小反壓的大小有關(guān)。有關(guān)。3. 晶閘管的主要特性參數(shù)晶閘管的主要特性參數(shù) 1 1）正向重復(fù)峰值電壓）正向重復(fù)峰值電壓UDRM : : 門極斷開門極斷開( (I Ig g=0), =0), 元件處在元件處在額定結(jié)溫額定結(jié)溫時時, ,正向陽極電正向陽極電壓為正向阻斷不重復(fù)峰值電壓壓為正向阻斷不重復(fù)峰值電壓U UDSMDSM ( (此電壓不可連續(xù)施此電壓不可連續(xù)施加加) )的的80%80%所對應(yīng)的電壓所對應(yīng)的電壓( (此電壓可重復(fù)施加此電壓可重復(fù)施加,

17、 ,其重復(fù)頻其重復(fù)頻率為率為50HZ50HZ，每次持續(xù)時間不大于，每次持續(xù)時間不大于10ms)10ms)。2 2）反向重復(fù)峰值電壓）反向重復(fù)峰值電壓URRM : : 元件承受反向電壓時元件承受反向電壓時, ,陽極電壓為反向不重復(fù)峰值電陽極電壓為反向不重復(fù)峰值電壓壓URsM的的80%80%所對應(yīng)的電壓。所對應(yīng)的電壓。 3 3）晶閘管銘牌標(biāo)注的晶閘管銘牌標(biāo)注的額定電壓額定電壓通常取通常取U UDRMDRM與與U URRMRRM中的最小中的最小值值, , 選用時，額定電壓要留有一定選用時，額定電壓要留有一定裕量裕量, ,一般取額定電一般取額定電壓為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓壓為正常工作時晶閘管所

18、承受峰值電壓2 23 3倍。倍。（1）晶閘管的重復(fù)峰值電壓）晶閘管的重復(fù)峰值電壓額定電壓額定電壓Ute（2）晶閘管的額定通態(tài)平均電流）晶閘管的額定通態(tài)平均電流額定電流額定電流IT(AV) 在選用晶閘管額定電流時，根據(jù)實(shí)際最大的電流計(jì)算在選用晶閘管額定電流時，根據(jù)實(shí)際最大的電流計(jì)算后至少還要乘以后至少還要乘以1.51.52 2的安全系數(shù)，使其有一定的電的安全系數(shù)，使其有一定的電流裕量。流裕量。1 1）定義：）定義：在環(huán)境溫度為在環(huán)境溫度為40和規(guī)定的冷卻條件下和規(guī)定的冷卻條件下, 晶晶閘管在電阻性負(fù)載導(dǎo)通角不小于閘管在電阻性負(fù)載導(dǎo)通角不小于170的單相工頻正弦的單相工頻正弦半波電路中半波電路中,

19、 當(dāng)結(jié)溫穩(wěn)定且不超過額定結(jié)溫時所允許的當(dāng)結(jié)溫穩(wěn)定且不超過額定結(jié)溫時所允許的最大通態(tài)平均電流。最大通態(tài)平均電流。 這說明額定電流這說明額定電流IT(AV)=100A的晶閘管，其額定有效值為的晶閘管，其額定有效值為IT = Kf IT(AV) = 157A。2） IT(AV)計(jì)算方法：計(jì)算方法：0)(sin21mmAVTIttdII2)sin(2102mmTItdtII 電電流流平平均均值值電電流流有有效效值值 fK57. 12)( AVTTfIIK（1.3.31.3.3）（1.3.41.3.4）（1.3.51.3.5）（1.3.61.3.6） 根據(jù)額定電流的定義可知，額定通態(tài)平均電流是指在通以單

20、相工根據(jù)額定電流的定義可知，額定通態(tài)平均電流是指在通以單相工頻正弦波電流時的允許最大平均電流。頻正弦波電流時的允許最大平均電流。額定電流有效值為：額定電流有效值為： 現(xiàn)定義某電流波形的有效值與平均值之比為這個電流波形的波現(xiàn)定義某電流波形的有效值與平均值之比為這個電流波形的波形系數(shù)，用形系數(shù)，用Kf表示：表示：根據(jù)上式可求出正弦半波電流的波形系數(shù)：根據(jù)上式可求出正弦半波電流的波形系數(shù)：額定電流額定電流(平均電流平均電流)為：為：正弦半波電流的峰值正弦半波電流的峰值（3）門極觸發(fā)電流）門極觸發(fā)電流IGT和門極觸發(fā)電壓和門極觸發(fā)電壓UGT 1 1）定義：定義：在室溫下，晶閘管加在室溫下，晶閘管加6V

21、正向陽極電壓正向陽極電壓時，使元件完全導(dǎo)通所必須的最小門極電流，稱為時，使元件完全導(dǎo)通所必須的最小門極電流，稱為門極觸發(fā)電流門極觸發(fā)電流IGT。對應(yīng)于門極觸發(fā)電流的門極電壓。對應(yīng)于門極觸發(fā)電流的門極電壓稱為門極觸發(fā)電壓稱為門極觸發(fā)電壓UGT。 2 2）晶閘管由于）晶閘管由于門極特性門極特性的差異，其觸發(fā)電流、觸的差異，其觸發(fā)電流、觸發(fā)電壓也相差很大。所以對不同系列的元件只規(guī)定發(fā)電壓也相差很大。所以對不同系列的元件只規(guī)定了觸發(fā)電流、電壓的上、下限值。了觸發(fā)電流、電壓的上、下限值。 3 3）晶閘管的銘牌上都標(biāo)明了其觸發(fā)電流和電壓在）晶閘管的銘牌上都標(biāo)明了其觸發(fā)電流和電壓在常溫下的實(shí)測值，但觸發(fā)電流

22、、電壓受常溫下的實(shí)測值，但觸發(fā)電流、電壓受溫度的影響溫度的影響很大，溫度升高，很大，溫度升高，UGT 、IGT 值會顯著降低，溫度降值會顯著降低，溫度降低，低，UGT 、IGT 值又會增大。值又會增大。為了保證晶閘管的可靠為了保證晶閘管的可靠觸發(fā)，在實(shí)際應(yīng)用中，外加門極電壓的幅值應(yīng)比觸發(fā)，在實(shí)際應(yīng)用中，外加門極電壓的幅值應(yīng)比UGT 大幾倍。大幾倍。（4）通態(tài)平均電壓通態(tài)平均電壓UT(AV ) 1 1）定義：）定義：在規(guī)定環(huán)境溫度、標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，在規(guī)定環(huán)境溫度、標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下， 元件通以正弦半波額定電流時，陽極與陰極間電壓元件通以正弦半波額定電流時，陽極與陰極間電壓降的平均值，稱通態(tài)平均電壓降

23、的平均值，稱通態(tài)平均電壓(又稱管壓降又稱管壓降) 2 2）其數(shù)值按表）其數(shù)值按表1.3.3分組分組在實(shí)際使用中，從減在實(shí)際使用中，從減小損耗和元件發(fā)熱來看，應(yīng)選擇小損耗和元件發(fā)熱來看，應(yīng)選擇T(AV) 小的晶閘管小的晶閘管。組組 別別ABC通態(tài)平均電壓（通態(tài)平均電壓（V） T0.40.4T0.50.5T0.6組組 別別DEF通態(tài)平均電壓（通態(tài)平均電壓（V） 0.6T0.70.7T0.80.8T0.9組組 別別GHI通態(tài)平均電壓（通態(tài)平均電壓（V） 0.9T1.01.0T1.11.1T1.2表表1.3.3 1.3.3 晶閘管通態(tài)平均電壓分組晶閘管通態(tài)平均電壓分組（5）維持電流）維持電流 和掣住電

24、流和掣住電流L 1 1）維持電流）維持電流：v 在室溫下門極斷開時，元件從較大的通態(tài)電流降至剛在室溫下門極斷開時，元件從較大的通態(tài)電流降至剛好能保持導(dǎo)通的好能保持導(dǎo)通的最小陽極電流最小陽極電流為維持電流為維持電流H 。v 維持電流與元件容量維持電流與元件容量 、結(jié)溫等因素有關(guān)，同一型號的、結(jié)溫等因素有關(guān)，同一型號的元件其維持電流也不相同。通常在晶閘管的銘牌上標(biāo)元件其維持電流也不相同。通常在晶閘管的銘牌上標(biāo)明了常溫下明了常溫下IH 的實(shí)測值。的實(shí)測值。 2 2）掣住電流）掣住電流L ：v 給晶閘管門極加上觸發(fā)電壓，當(dāng)元件剛從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)給晶閘管門極加上觸發(fā)電壓，當(dāng)元件剛從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)就撤除

25、觸發(fā)電壓，此時元件維持導(dǎo)通所需為導(dǎo)通狀態(tài)就撤除觸發(fā)電壓，此時元件維持導(dǎo)通所需要的最小陽極電流稱掣住電流要的最小陽極電流稱掣住電流L。v 對同一晶閘管來說，掣住電流對同一晶閘管來說，掣住電流L 要比維持電流要比維持電流H 大大24倍。倍。 （6）通態(tài)電流臨界上升率）通態(tài)電流臨界上升率 di/dt 1 1、定義：、定義：晶閘管晶閘管能承受而沒有損害能承受而沒有損害影響的最大影響的最大通態(tài)電流上升率稱通態(tài)電流臨界上升率通態(tài)電流上升率稱通態(tài)電流臨界上升率 di/dt。2 2、影響：、影響：門極流入觸發(fā)電流后，晶閘管開始只門極流入觸發(fā)電流后，晶閘管開始只在靠近門極附近的小區(qū)域內(nèi)導(dǎo)通，隨著時間在靠近門極附

26、近的小區(qū)域內(nèi)導(dǎo)通，隨著時間的推移，導(dǎo)通區(qū)才逐漸擴(kuò)大到的推移，導(dǎo)通區(qū)才逐漸擴(kuò)大到PN結(jié)的全部面結(jié)的全部面積。如果積。如果陽極電流上升陽極電流上升得得太快太快，則會導(dǎo)致門，則會導(dǎo)致門極附近的結(jié)因極附近的結(jié)因電流密度過大而燒毀電流密度過大而燒毀，使，使晶閘管損壞。晶閘管損壞。 晶閘管必須規(guī)定允許的最大通態(tài)電流上升率。晶閘管必須規(guī)定允許的最大通態(tài)電流上升率。（7）斷態(tài)電壓臨界上升率）斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt 1 1）定義：）定義：把在規(guī)定條件下，不導(dǎo)致晶閘管把在規(guī)定條件下，不導(dǎo)致晶閘管直接從斷態(tài)轉(zhuǎn)換到通態(tài)的最大陽極電壓上直接從斷態(tài)轉(zhuǎn)換到通態(tài)的最大陽極電壓上升率，稱為斷態(tài)電壓臨界上升率升率，稱為斷態(tài)

27、電壓臨界上升率du/dt。 2 2）影響：）影響：晶閘管的結(jié)面在阻斷狀態(tài)下相當(dāng)晶閘管的結(jié)面在阻斷狀態(tài)下相當(dāng)于一個電容，若突然加一正向陽極電壓，于一個電容，若突然加一正向陽極電壓，便會有一個便會有一個充電電流流過結(jié)面充電電流流過結(jié)面，該充電電，該充電電流流經(jīng)靠近陰極的結(jié)時，產(chǎn)生相當(dāng)于流流經(jīng)靠近陰極的結(jié)時，產(chǎn)生相當(dāng)于觸發(fā)電流觸發(fā)電流的作用，如果這個電流過大，將的作用，如果這個電流過大，將會使元件會使元件誤觸發(fā)導(dǎo)通誤觸發(fā)導(dǎo)通。 1.3 、晶閘管晶閘管 1.3.1 晶閘管及其工作原理晶閘管及其工作原理 1.3.2 晶閘管的特性與主要參數(shù)晶閘管的特性與主要參數(shù) 1.3.3 晶閘管的派生器件晶閘管的派生器

28、件 1.3.3 晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件 可允許開關(guān)頻率在可允許開關(guān)頻率在400HZ以上工作的晶閘管稱以上工作的晶閘管稱為為快速晶閘管快速晶閘管(Fast Switching Thyristor，簡，簡稱稱FST)，開關(guān)頻率在，開關(guān)頻率在10KHZ 以上的稱為以上的稱為高頻晶高頻晶閘管閘管。 快速晶閘管為了提高開關(guān)速度，其硅片厚度做快速晶閘管為了提高開關(guān)速度，其硅片厚度做得比普通晶閘管得比普通晶閘管薄薄，因此承受正反向阻斷重復(fù)，因此承受正反向阻斷重復(fù)峰值峰值電壓較低電壓較低，一般在，一般在2000V以下。以下。 快速晶閘管快速晶閘管du/dt的耐量較差，使用時必須注的耐量較差，使用時必

29、須注意產(chǎn)品銘牌上規(guī)定的額定開關(guān)頻率下的意產(chǎn)品銘牌上規(guī)定的額定開關(guān)頻率下的du/dt，當(dāng)當(dāng)開關(guān)頻率升高開關(guān)頻率升高時，時，du/dt 耐量耐量會會下降下降。1. 快速晶閘管快速晶閘管(Fast Switching ThyristorFSTFST 可認(rèn)為是一對反并聯(lián)聯(lián)接的普可認(rèn)為是一對反并聯(lián)聯(lián)接的普通晶閘管的集成。通晶閘管的集成。 有兩個主電極有兩個主電極T1和和T2，一個門，一個門極極G。 正反兩方向均可觸發(fā)導(dǎo)通正反兩方向均可觸發(fā)導(dǎo)通，所，所以雙向晶閘管在第和第以雙向晶閘管在第和第III象限象限有有對稱的伏安特性對稱的伏安特性。 與一對反并聯(lián)晶閘管相比是經(jīng)與一對反并聯(lián)晶閘管相比是經(jīng)濟(jì)的，且控制電路簡單，在交流濟(jì)的，且控制電路簡單，在交流調(diào)壓電路、固態(tài)繼電器（調(diào)壓電路、固態(tài)繼電器（SSR）和交流電機(jī)調(diào)速等領(lǐng)域應(yīng)用較多。和交流電機(jī)調(diào)速等領(lǐng)域應(yīng)用較多。 通常用在交流電路中，因此不通常用在交流電路中，因此不用平均值而用有效值來表示其額用平均值而用有效值來表示其額定電流值。定電流值。1.3.3 晶閘管的派生器件晶閘管的派生器件 a)b)IOUIG=0GT1T2圖圖1.3.6 1.3.6 雙向晶閘管的電氣圖形雙向晶閘管的電氣圖形符號和伏安特性符號和伏安特性a) 電氣圖形符