模拟电子技术第06章可控整流电路.ppt

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主编 李中发
制作 李中发
2005年1月
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学习要点
了解单相可控整流电路的可控原理和整流电压与电流的波形
02
了解晶闸管的基本结构、工作原理、特性曲线和主要参数
01
了解单结晶体管及触发电路的工作原理
03
第6章 可控整流电路
晶闸管
单相可控整流电路
单结晶体管触发电路
晶闸管的保护
第6章 可控整流电路
晶闸管
晶闸管的结构
由四层半导体P1、N1和P2、N2重叠构成，中间形成3个PN结J1、J2和J3。最外层的P1和N2分别引出阳极A和阴极K，中间的P2层引出控制极G。
晶闸管具有导通和截止（阻断）两种工作方式。
当晶闸管的阳极与阴极之间加正向电压，控制极不加电压时，由于PN结J2处于反向偏置，晶闸管也不会导通，也相当于开关处于断开状态，称为正向阻断。
当晶闸管的阳极与阴极之间加反向电压时，由于PN结J1和J3处于反向偏置，无论控制极是否加电压，晶闸管均不会导通，相当于开关处于断开状态，称为反向阻断。
当晶闸管的阳极与阴极之间加正向电压，控制极与阴极之间也加正向电压时，晶闸管可以导通，且导通后管子的压降很小，只有1V左右，相当于开关处于闭合状态。
晶闸管的工作原理
可把晶闸管等效地看成由一个NPN型三极管V1和一个PNP型三极管V2组合而成。阳极A是V2的发射极，阴极K是V1的发射极，V1的基极与V2的集电极相连成为控制极G，而V2的基极与V1的集电极也连在一起。
（1）控制极不加电压时IG=0，尽管这时晶闸管的阳极和阴极之间加有正向电压，由于V1没有基极电流输入，因此V1和V2中只有很小的漏电流，晶闸管处于阻断状态。
控制极加正向电压UG，而阳极通过电阻RA也加上正向电压UA，使两个三极管的发射结均为正向偏置，集电结均为反向偏置，均处于放大状态。此时IG就是V1的基极电流IB1，经V1放大后，得到V1的集电极电流IC1 ，而IC1又是V2的基极电流IB2，再经V1放大，得到V2的集电极电流IC2 。IC2又流入V1基极，再次放大，这样循环下去，反复放大，形成强烈的正反馈，使两个三极管迅速进入饱和状态，即晶闸管导通。导通后，其压降很小，电压UA几乎全部加到负载电阻RA上，所以晶闸管导通后的电流大小取决于外电路参数。
若控制极不加正向电压，而提高阳极电压，则V1和V2中的正向漏电流增大，当阳极电压达到某一限度时，正向漏电流增大到能产生正反馈的程度，也会导致晶闸管的导通。
晶闸管导通后，再把开关S打开，使控制电流IG消失，但由于管子本身的正反馈自保持作用，晶闸管仍然处于导通状态。因此，控制极的作用仅是触发晶闸管导通，导通后，控制极就失去了控制作用。若要晶闸管回到阻断状态，必须使阳极电流减小到不能维持其正反馈的数值，晶闸管自行关断，此时对应的阳极电流称为维持电流，用IH表示。根据这个道理，使晶闸管由导通状态回到阻断状态，也可以将阳极与电源断开或给阳极与阴极之间加一反向电压。
可见晶闸管相当于一个可控的单向导通开关，其导通必须同时具备两个条件：
（1）在阳极和阴极之间加适当的正向电压UAK；
（2）在控制极和阴极之间加适当的正向触发电压UGK，在实际工作中，UGK常采用正向触发脉冲信号。
正向特性。UAK>0，IG=0时，晶闸管正向阻断，对应特性曲线的0A段。此时晶闸管阳极和阴极之间呈现很大的正向电阻，只有很小的正向漏电流。当UAK增加到正向转折电压UBO时，PN结J2被击穿，漏电流突然增大，从A点迅速经B点跳到C点，晶闸管转入导通状态。晶闸管正向导通以后工作在BC段，电流很大而管压降只有1V左右，此时的伏安特性和普通二极管的正向特性相似。
晶闸管导通以后，如果减小阳极电流IA，则当IA小于维持电流IH时，突然由导通状态变为阻断，特性曲线由B点跳到A点。
晶闸管的伏安特性
01
02
应该指出，晶闸管的这种导通是正向击穿现象，很容易造成晶闸管永久性损坏，实际工作中应避免这种现象发生。另外，外加电压超过正向转折电压时，不论控制极是否加正向电压，晶闸管均会导通，控制极失去控制作用，这种现象也是不希望出现的，这是因为在可控整流电路中，应该由控制极电压来决定晶闸管何时导通，使之成为一个可控开关，所以，晶闸管的正常导通应在控制极施加正向触发电压。从图中可以发现，晶闸管的触发电流IG越大，就越容易导通，正向转折电压就越低。不同规格的晶闸管所需的触发电流是不同的，一般情况下，晶闸管的正向平均电流越大，所需的触发电流也越大。
反向特性。晶闸管承受反向电压，即时，晶闸管只有很小的反向漏电流，此段特性与二极管反向特性很相似，晶闸管处于反向阻断状态。当反向电压超过反向击穿电压UBR时，反向电流剧增，晶闸管反向击穿。