項(xiàng)目四：晶閘管認(rèn)知及調(diào)光器的制作

4.1晶閘管認(rèn)知

4.2晶閘管的特性測(cè)試

4.3制作調(diào)光臺(tái)燈控制電路項(xiàng)目任務(wù)：

項(xiàng)目目標(biāo)：利用晶閘管制作一家用調(diào)光臺(tái)燈；項(xiàng)目要求：要求實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)光；項(xiàng)目提示：該調(diào)光臺(tái)燈控制電路板如圖4.1所示。圖4.1調(diào)光器電路板實(shí)物4.1晶閘管認(rèn)知先認(rèn)識(shí)一下晶閘管實(shí)物，如圖4.2所示：圖4.2晶閘管實(shí)物圖

(a)小功率晶閘管(b)螺栓型晶閘管

(c)中功率晶閘管(d)平板型晶閘管(e)晶閘管模塊(a)結(jié)構(gòu)(b)電氣符號(hào)圖4.3晶閘管的結(jié)構(gòu)及電氣符號(hào)一、晶閘管的結(jié)構(gòu)組成

晶閘管（Thyristor）是晶體閘流管的簡(jiǎn)稱(chēng)，也稱(chēng)為可控硅。晶閘管是由三個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的四個(gè)導(dǎo)電區(qū)（P--N--P--N）、三個(gè)電極（陽(yáng)極A、陰極K、和控制極G）的半導(dǎo)體器件,其結(jié)構(gòu)和電氣符號(hào)如圖4.3所示。在電路中用文字符號(hào)為“VS”表示。

2.應(yīng)用晶閘管不僅用于整流，而且可以通過(guò)門(mén)極外加的控制信號(hào)，控制它的導(dǎo)通和關(guān)斷，因而可以用作于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，以快速接通或切斷電路，實(shí)現(xiàn)將直流電變成交流電的逆變。

1.特性晶閘管的優(yōu)點(diǎn)很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍數(shù)高達(dá)幾十萬(wàn)倍；反應(yīng)極快，在微秒級(jí)內(nèi)開(kāi)通、關(guān)斷；無(wú)觸點(diǎn)運(yùn)行，無(wú)火花、無(wú)噪聲；效率高，成本低等。二、晶閘管的特性及應(yīng)用

(a)(b)

(c)(d)4.2晶閘管的特性測(cè)試(e)

(a)(b)控制極G不加電壓；(c)陽(yáng)極A及控制極G加正向電壓；(d)導(dǎo)電后控制極G不加電壓(e)控制極G加反向電壓

圖4.4測(cè)試電路項(xiàng)目測(cè)試步驟：（1）控制極電路中開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，晶閘管陽(yáng)極接晶體管穩(wěn)壓電源的正端，陰極經(jīng)發(fā)光二極管接電源的負(fù)端，此時(shí)晶閘管承受正向電壓。（2）晶閘管的陽(yáng)極和陰極間加正向電壓，控制極相對(duì)于陰極也加正向電壓，（3）晶閘管導(dǎo)通后，如果去掉控制極上的電壓，即將圖4.4(d)中的開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，發(fā)光二極管仍然仍然發(fā)光，這表明晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，即晶閘管一旦導(dǎo)通后，控制極就失去了控制作用。（4）晶閘管的陽(yáng)極和陰極間加反向電壓，如圖4.4(e)所示，無(wú)論門(mén)極加不加電壓，燈都不亮，晶閘管截止。

（5）如果控制極加反向電壓，晶閘管陽(yáng)極回路無(wú)論加正向電壓還是反向電壓，晶閘管都不導(dǎo)通。

一、伏安特性

圖4.5晶閘管的伏安特性曲線

晶閘管的導(dǎo)通和截止這兩個(gè)工作狀態(tài)是由陽(yáng)極電壓U、陽(yáng)極電流I及控制極電流IG決定的，而這幾個(gè)量又是互相有聯(lián)系的。當(dāng)晶閘管的陽(yáng)極和陰極之間加正向電壓時(shí)，由于控制極未加電壓，晶閘管內(nèi)只有很小的電流流過(guò)，這個(gè)電流稱(chēng)為正向漏電流。

當(dāng)晶閘管的陽(yáng)極和陰極之間加反向電壓時(shí)（控制極仍不加電壓），其伏安特性與二極管類(lèi)似，電流也很小，稱(chēng)為反向漏電流。

從圖4.5可見(jiàn)，當(dāng)陽(yáng)極正向電壓高于轉(zhuǎn)折電壓時(shí)元件將導(dǎo)通。但是這種導(dǎo)通方法很容易造成晶閘管的不可恢復(fù)性擊穿而使元件損壞，在正常工作時(shí)是不采用的。晶閘管的正常導(dǎo)通受控制極電流IG的控制。為了正確使用晶閘管，必須了解其控制極特性。

當(dāng)控制極加正向電壓時(shí)，控制極電路就有電流IG，晶閘管就容易導(dǎo)通，其正向轉(zhuǎn)折電壓降低，特性曲線左移?？刂茦O電流愈大，正向轉(zhuǎn)折電壓愈低，如圖4.6所示。

實(shí)際規(guī)定，當(dāng)晶閘管的陽(yáng)極與陰極之間加上6V直流電壓，能使元件導(dǎo)通的控制極最小電流（電壓）稱(chēng)為觸發(fā)電流（電壓）。圖4.6控制極電流對(duì)晶閘管轉(zhuǎn)折電壓的影響（3）正向平均電流IF（4）維持電流IH二、主要參數(shù)

（1）正向重復(fù)峰值電壓UFRM

（2）反向重復(fù)峰值電壓URRM4.3制作調(diào)光臺(tái)燈控制電路調(diào)光燈控制電路原理圖如圖4.7所示。圖4.7調(diào)光器電路原理圖一、晶閘管單相半波可控整流電路。

圖4.8接電阻性負(fù)載的單相半波可控整流電路圖4.9接電阻性負(fù)載時(shí)單相半波可控整流電路的電壓與電流波形

二、調(diào)光臺(tái)燈工作原理電路中，由電源插頭XP、燈泡EL、電源開(kāi)關(guān)S、整流管VD1～VD4、單相晶閘管VS與電源構(gòu)成主電路；由電位器RP、電容C、電阻R1與R2構(gòu)成觸發(fā)電路。將XP插入市電插座，閉合S，接通220V交流電源，VD1~VD4全橋整流得到脈動(dòng)直流電壓加至RP，調(diào)節(jié)RP的阻值，就能改變C的充／放電時(shí)間常數(shù)，即改變VS控制觸發(fā)角，從而改變VS的導(dǎo)通程度，使EL獲得0～220V電壓。RP的阻值調(diào)得越大，則EL越暗，反之越亮，達(dá)到無(wú)級(jí)調(diào)光的目的。實(shí)施步驟：一、安裝

1．安裝前應(yīng)認(rèn)真理解電路原理，并對(duì)所裝元器件預(yù)先進(jìn)行檢查，確保元器件處于良好狀態(tài)；

2.將項(xiàng)目清單中電阻、電容、二極管及晶閘管等元件參考圖示在萬(wàn)能板上連接并正確焊接，確保無(wú)虛焊。二、調(diào)試

1.檢查萬(wàn)能板上元器件及導(dǎo)線連接應(yīng)準(zhǔn)確無(wú)誤；

2.復(fù)審無(wú)誤后閉合開(kāi)關(guān)通電，調(diào)節(jié)電位器Rp觀察電燈的亮暗是否正常。若出現(xiàn)異常，通過(guò)檢查電路中相應(yīng)元器件及電路連接，直至正確為止。知識(shí)重點(diǎn)小結(jié)1．晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，無(wú)論門(mén)極承受何種電壓，晶閘管都處于關(guān)斷狀態(tài)。2．晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，僅在門(mén)極承受正向電壓的情況下才導(dǎo)通。3．晶閘管在