中级电工培训(电子技术部分)课件.ppt

1、一、一、晶闸管概述晶闸管概述 晶闸管的特点是可以用弱信号控制强信号。从控制的观晶闸管的特点是可以用弱信号控制强信号。从控制的观点看，它的功率放大倍数很大，用几十到一二百毫安电流，点看，它的功率放大倍数很大，用几十到一二百毫安电流，两到三伏的电压可以控制几十安、千余伏的工作电流电压，两到三伏的电压可以控制几十安、千余伏的工作电流电压，换句话说，它的功率放大倍数可以达到数十万倍以上。由于换句话说，它的功率放大倍数可以达到数十万倍以上。由于元件的功率增益可以做得很大，所以在许多晶体管放大器功元件的功率增益可以做得很大，所以在许多晶体管放大器功率达不到的场合，它可以发挥作用。从电能的变化与调节方率达不

2、到的场合，它可以发挥作用。从电能的变化与调节方面看，它可以实现交流面看，它可以实现交流直流、直流直流、直流交流、交流交流、交流交流、交流、直流直流直流以及变频等各种电能的变换和大小的控制。直流以及变频等各种电能的变换和大小的控制。晶闸管是半导体型功率器件，对超过极限参数运用很敏晶闸管是半导体型功率器件，对超过极限参数运用很敏感，实际运用时应该注意留有较大电压、电流余量，并应尽感，实际运用时应该注意留有较大电压、电流余量，并应尽量解决好器件的散热问题。量解决好器件的散热问题。根据结构及用途的不同，晶闸管有很多类型，比较常用根据结构及用途的不同，晶闸管有很多类型，比较常用的有普通晶闸管、高频晶闸管

3、、双向晶闸管、逆导晶闸管、的有普通晶闸管、高频晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、无控制晶闸管、光控晶闸管和热敏晶闸管等。可关断晶闸管、无控制晶闸管、光控晶闸管和热敏晶闸管等。2 晶闸管晶闸管2.1 晶闸管结构、符号与外形晶闸管结构、符号与外形 晶闸管的内部结构示意图和图形符号如晶闸管的内部结构示意图和图形符号如图图12-2所示。它由所示。它由PNPN四层半导体构成，其间形成三个四层半导体构成，其间形成三个PN结，引出三个电极，结，引出三个电极，分别为阳极分别为阳极a、阴极阴极k和控制极和控制极g。图图12-1 晶闸管的外形图晶闸管的外形图 图图12-2 晶闸管的内部结构和符号晶闸管

4、的内部结构和符号2.2 晶闸管的工作原理晶闸管的工作原理 为了说明晶闸管的工作原理，可将晶闸管等效地看成由为了说明晶闸管的工作原理，可将晶闸管等效地看成由PNP和和NPN型两个三极管连接而成，每个三极管基极与另一个型两个三极管连接而成，每个三极管基极与另一个三极管的集电极相连，如图三极管的集电极相连，如图12-3所示，阳极所示，阳极a相当于相当于PNP型三极型三极管管T2的发射极，阴极的发射极，阴极k相当于相当于NPN型型T1三极管的发射极。三极管的发射极。图图12-3 等效电路等效电路 按图按图12-4所示电路图连接，在晶闸管阳极所示电路图连接，在晶闸管阳极a和阴极和阴极k之间加正向电压，同

5、时在控制极之间加正向电压，同时在控制极g和阴极和阴极k之间也加正向之间也加正向电压时，则可使晶闸管导通。电压时，则可使晶闸管导通。控制极的作用只是使晶闸管触发导通，而导通后，控控制极的作用只是使晶闸管触发导通，而导通后，控制极就失去了控制作用，所以控制极制极就失去了控制作用，所以控制极g又称做门极。又称做门极。阳极电流阳极电流IA减少到小于某一数减少到小于某一数值值IH时，晶闸管就不能维持正反馈时，晶闸管就不能维持正反馈过程而变为关断，此时称为正向阻过程而变为关断，此时称为正向阻断，断，IH称为维持电流；如果在阳极称为维持电流；如果在阳极和阴极之间加反向电压时，晶闸管和阴极之间加反向电压时，晶

6、闸管亦不可导通，称为反向阻断。亦不可导通，称为反向阻断。图图12-4 晶闸管的导通原理晶闸管的导通原理晶闸管的导通条件为：晶闸管的导通条件为：(1)在阳极和阴极间加正向电压。在阳极和阴极间加正向电压。(2)在控制极和阴极间加正向触发电压。在控制极和阴极间加正向触发电压。(3)阳极电流不小于维持电流。阳极电流不小于维持电流。2.3 晶闸管的伏安特性及其主要参数晶闸管的伏安特性及其主要参数1.晶闸管的伏安特性(1)正向特性 当U 0时对应的曲线称正向特性。由图12-5可看出，晶闸管的正向特性可分为阻断状态OA段和导通状态BC段两个部分。(2)反向特性 当U0时，对应的曲线称为反向特性晶闸管的反向特

7、性与二极管相似，此时，晶闸管状态与控制极上是否加触发电压无关。图图12-5 晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性2.3 晶闸管的伏安特性及其主要参数晶闸管的伏安特性及其主要参数2.晶闸管的主要参数晶闸管的主要参数(1)正向重复峰值电压UDRM(2)反向重复峰值电压URRM (3)额定正向平均电流IF(4)维持电流IH(5)触发电压UGG和触发电流IG 2.4 晶闸管的型号晶闸管的型号 目前我国生产的晶闸管的型号有两种表示方法，即KP系列和3CT系列。图图12-6 KP系列参数表示方式系列参数表示方式图图12-7 3CT系列参数表示方式系列参数表示方式 2.5 普通型晶闸管质量粗测普通型晶闸管质量粗

8、测1.测量晶闸管内部的测量晶闸管内部的PN结结 晶闸管内部有三个PN结，这三个PN结的好坏直接影响晶闸管的质量。所以使用前，应该先对这三个PN结进行测量，测量方法如图12-8所示。图图12-8 晶闸管的测量晶闸管的测量2.测量晶闸管的关断状态测量晶闸管的关断状态 控制极控制极g和阴极和阴极k之间只有一个之间只有一个PN结，利用结，利用PN结的单向结的单向导电特性，就可以用万用表的电阻挡对它进行测量。导电特性，就可以用万用表的电阻挡对它进行测量。晶闸管在反向连接时是不导通的，如果正向连接，晶闸管在反向连接时是不导通的，如果正向连接，但是没有控制电压，它也是不导通的。但是没有控制电压，它也是不导通

9、的。3.测量晶闸管的触发能力测量晶闸管的触发能力图图12-9 测量小功率晶闸管的触发能力测量小功率晶闸管的触发能力 检查小功率晶闸管触发电路检查小功率晶闸管触发电路如图如图12-9所示。所示。-3 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路 可控整流电路是应用广泛的电能变换电路，其可控整流电路是应用广泛的电能变换电路，其作用是将交流电变换成大小可调的直流电，作为直作用是将交流电变换成大小可调的直流电，作为直流用电设备的电源。将二极管桥式整流电路中的两流用电设备的电源。将二极管桥式整流电路中的两个二极管用两个晶闸管替换，就构成了半控桥式整个二极管用两个晶闸管替换，就构成了半控桥式整流电路。当电路带

10、有电阻性负载和电感性负载时，流电路。当电路带有电阻性负载和电感性负载时，其工作情况是不同的。其工作情况是不同的。电阻性负载电阻性负载 当单相桥式半控整流电路的负载为纯电阻时，当单相桥式半控整流电路的负载为纯电阻时，称电阻性负载，其电路如图称电阻性负载，其电路如图12-10(a)所示。所示。图图12-10 电阻性负载单相半控桥式整流电路及波形电阻性负载单相半控桥式整流电路及波形(1)电路原理电路原理 当电源电压当电源电压u2为正半周时，晶闸管为正半周时，晶闸管T1和二极管和二极管D2上为正向电压作用。在上为正向电压作用。在t1时刻，控制极上加触发时刻，控制极上加触发脉冲脉冲uG，使，使T1和和D

11、2导通，负载导通，负载RL中流过输出电流中流过输出电流io，形成输出整流电压形成输出整流电压uo。此时，晶闸管。此时，晶闸管T2和二极管和二极管D1因承受反向电压而截止。因承受反向电压而截止。在在t2时刻，电源电压时刻，电源电压u2过过零，使零，使T1和和D2关断。关断。当电源电压当电源电压u2为负半周时，为负半周时，T2和和D1上加正向电上加正向电压。在压。在t3时刻，控制极加触发脉冲，使时刻，控制极加触发脉冲，使T2和和D1导通，导通，在在负载负载RL上有上有io和和uo，直到，直到t4时刻时刻u2过零时关断。此过零时关断。此时，时，T1和和D2截止。电阻性负载半控整流电路的工作截止。电阻

12、性负载半控整流电路的工作波形图如图波形图如图12-10(b)所示。所示。(2)电路的计算电路的计算 输出电压的平均值输出电压的平均值:O2212=2sin()d=(1+cos)UUttUO21+cos=0.92UU(12-1)输出电流的平均值输出电流的平均值:OOL=UIR(12-2)晶闸管晶闸管T和二极管和二极管D中流过的电流平均值中流过的电流平均值:TDO1=2III (12-3)晶闸管所承受的最高正向电压和二极管所承受的最高反向电压均为二、二、单结晶体管触发电路单结晶体管触发电路 要使晶闸管导通，除了加正向阳极电压外，还必须在控要使晶闸管导通，除了加正向阳极电压外，还必须在控制极和阴极之

13、间加触发电压。提供触发电压的电路称为触发制极和阴极之间加触发电压。提供触发电压的电路称为触发电路。触发电路的种类很多，常用的有单结晶体管触发电路、电路。触发电路的种类很多，常用的有单结晶体管触发电路、阻容移相触发电路、集成触发电路以及晶体管触发电路等。阻容移相触发电路、集成触发电路以及晶体管触发电路等。本节重点介绍单结晶体管触发电路。本节重点介绍单结晶体管触发电路。1.1 对触发电路的要求对触发电路的要求(1)应能提供足够大的触发功率。应能提供足够大的触发功率。(2)触发脉冲应有足够的宽度。触发脉冲应有足够的宽度。(3)为了保证触发时间准确，要求触发脉冲具有陡峭上升沿。为了保证触发时间准确，要

14、求触发脉冲具有陡峭上升沿。(4)触发脉冲应与主电路的交流电源同步。触发脉冲应与主电路的交流电源同步。(5)触发脉冲应能在足够宽的范围内平稳地移相。触发脉冲应能在足够宽的范围内平稳地移相。1.2 单结晶体管的结构与特性单结晶体管的结构与特性1.单结晶体管的外形符号与结构单结晶体管的外形符号与结构 图图12-12 N型单结晶体管型单结晶体管 图12-12所示为单结晶体管的外形图。可以看出，它的外形与普通三极管相似，具有三个电极，但不是三极管，而是具有三个电极的二极管，管内只有一个PN结，所以称之为单结晶体管。三个电极中，一个是发射极，两个是基极，所以也称为双基极二极管。单结晶体管又叫双基极二极管，

15、它的符号和外形见附图。判断单结晶体管发射极E的方法是：把万用表置于R*100挡或R*1K挡，黑表笔接假设的发射极，红表笔接另外两极，当出现两次低电阻时，黑表笔接的就是单结晶体管的发射极。单结晶体管B1和B2的判断方法是：把万用表置于R*100挡或R*1K挡，用黑表笔接发射极，红表笔分别接另外两极，两次测量中，电阻大的一次，红表笔接的就是B1极。应当说明的是，上述判别B1、B2的方法，不一定对所有的单结晶体管都适用，有个别管子的E-B1间的正向电阻值较小。不过准确地判断哪极是B1，哪极是B2在实际使用中并不特别重要。即使B1、B2用颠倒了，也不会使管子损坏，只影响输出脉冲的幅度（单结晶体管多作脉

16、冲发生器使用），当发现输出的脉冲幅度偏小时，只要将原来假定的B1、B2对调过来就可以了。2.单结晶体管的伏安特性单结晶体管的伏安特性图(a)为测试单结晶体管伏安特性的试验电路。图(b)为单结晶体管的伏安特性曲线，可将其分为三个区域。图图12-13 单结晶体管的伏安特性曲线单结晶体管的伏安特性曲线 结论：结论：当单结晶体管的发射结电压UeUp时，管子导通；若导通后，UeUv时，管子又恢复到截止状态。1.3 单结晶体管同步触发电路单结晶体管同步触发电路 振荡的电路的输出可作为触发脉冲，但必须使它与主电路同步，以保证在每个周期内整流电路的控制角相等。单结晶体管同步触发可控整流电路如图(a)所示，图中

17、下半部分为主回路，是一单相半控桥式整流电路。上半部分为单结晶体管触发电路。电路中各点波形如图(b)所示。(a)电路图(b)波形图图图12-15 单结晶体管同步触发电路单结晶体管同步触发电路C1220uFVT19013VT29012C20.22uFL1LAMPVD11N4007VD21N4007VD31N4007VD41N4007VD51N4007VD61N4007VD71N4007VD81N4007VD91N4007R11.2KR210KR35.1KR51KR45.1KR62.4KR74.7KR891RP2K2VT3BT33FVS1CR3CMVS2CR3CMVZ1N4745T1TRANS调光灯电路图调光灯电路图555信号发生器电路图信号发生器电路图