+ uo –
⃝ L eL ⃝
R
在电感性负载中 ,当晶闸管刚触发导通时，电 感元件上产生阻碍电流变化的感应电势(极性如图)， 电流不能跃变，将由零逐渐上升(见波形)。
当电压u过零后，由于电感反电动势的存在，晶闸 管在一段时间内仍 维持导通，失去单向导电作用。
21
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（2）工作波形（未加续流二极管）
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8.1.2 伏安特性及主要参数 1. 伏安特性 ( I f (U )曲线)
I 正向平均电流 维持电流
UBR URRM
IF
+ _
IG2 > IG1 > IG0 IG2 IG1 IG0 U
UFRM UBO U
IH o
反向转折电压
_
+
正向转折电压
正向特性
12
反向特性 电工基础教学部
14
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(5)反向重复峰值电压URRM： 控制极开路时,允许重复作用在晶闸管元 件上的反 向峰值电压。一般取 URRM = 80% UBR 普通晶闸管 URRM为100V—3000V
(6)控制极触发电压和电流UG、IG： 室温下，阳极电压为直流6V时，使晶闸管完 全导 通所必须的最小控制极直流电压、电流 。 一般UG为1到5V，IG为几十到几百毫安。
iG
EG
iB 2
β 2 iG
T2 EA
+ _
iC 2 2 iG iB1 i C 1 β 1 iC 2 1 2 iG iB 2
在极短时间内使 两个三极管均饱和导 通，此过程称触发导 通。
10
i B 2 iG
K EA > 0、EG > 0
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u
O
ug
t1
2
t2
t
uO
O
O O
t
t
uT

t
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（3）电感性负载(加续流二极管)
T +
+ + uT – u io –
io
L
D
+ uo –
u> 0时： D反向截止，不影响整流电路工作。 u < 0时 ： D正向导通,晶闸管承受反向电压关断,电感元件L 释放能量形成的电流经D构成回路(续流),负载电压 uo波形与电阻性负载相同(见波形图)。
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第 8章 电力电子器件及其应用
太原理工大学电工基础教学部
1
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第8章 电力电子器件及其应用
8.1 晶闸管 8.2 可控硅整流电路
8.3 单结晶闸管触发电路 8.4 晶闸管的保护
2
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第8章 电力电子器件及其应用
本章要求:
1.了解晶闸管的基本结构、工作原理、特 性和主要参数。 2. 理解可控整流电路的工作原理、掌握电 压平均值与控制角的关系。 3. 了解单结晶体管及其触发电路的工作原 理。
28
π
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两种常用可控整流电路
(1)
+
T
D1 D2 RL D3 D4
+
u
u0
-
-
1. 该电路只用一只晶闸管，且其上 电路 无反向电压。 特点 2. 晶闸管和负载上的电流相同。
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(2)
+
T1 T2
D1 D2
+
R
u
uO
电路 特点
L
-
1. 该电路接入电感性负载时，D1、D2 便起 续流二极管作用。 2. 由于T1的阳极和T2的阴极相连，两管控 制极必须加独立的触发信号。
由图可求得
RB1 U B 1 U BB RB1 RB 2 RB1 U BB U BB RBB
等效电路
– 分压比(0.5~ 0.9) UE < UBB+UD = UP 时
PN结反偏，IE很小； RB2 UBB + U U 时 E P E RP + A PN结正向导通, IE迅速 _ + _ 增加。 RB1 UE _ UP – 峰点电压 B1 UD – PN结正向导通压降 测量单结晶体管的实验电路
工作原理
A
形成正反馈过程
β1β2 iG
T1 G
R
iG
E
G
iB 2
β2 iG
T2
EA
+ _
iC 2 2 iG iB1 i C 1 β 1 iC 2 1 2 iG iB 2
晶闸管导通后，去掉 EG ， 依靠正反馈，仍可 维持导通状态。
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i B 2 iG
K EA > 0、EG > 0
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(2) 维持电流 IH: 在规定的环境和控制极断路时，晶闸管维持导 通状态所必须的最小电流。 一般IH为几十~ 一百多毫安。 (3) 通态平均电压（管压降） UF: 在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时， 晶闸管阳、阴极间的电压平均值。 一般为1V左右。
(4) 正向重复峰值电压（晶闸管耐压值）UFRM: 控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加在晶闸管 两端的正向峰值电压。一般取UFRM = 80% UB0 。 普通晶闸管 UFRM 为100V — 3000V
4
优点：
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8.1 晶闸管
8.1.1 基本结构及工作原理
1.基本结构和符号
A 阳极
P1
A
G K
外形
四 层 半 导 体
三 个
PN GG 控制极
N1 P2 N2 结构
K 阴极
结
符号
5
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常用晶闸管的图片
螺栓型晶闸管
晶闸管模块
平板型晶闸管外形及结构
6
7
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3.晶闸管导通和关断条件 ①晶闸管导通的条件： 晶闸管阳极与阴极之间加正向电压（UAK>0）。 同时 晶闸管控制极与阴极之间加正向触发电压或正 向触发脉冲。 晶闸管导通后，控制极便失去作用。 依靠正反 馈，晶闸管仍可维持导通状态。 ②晶闸管关断的条件： 晶闸管阳极电流小于维持电流（IA<IH） ，或将 阳极电源断开或者在晶闸管的阳极和阴极间加反相 电压（UAK<0） 。
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8.3 单结晶体管触发电路
8.3.1 单结晶体管
1. 结构与符号
B2 第二基极 发射极E PN结 N型硅片 B2 E B1
P
N
B1 示意图
欧姆接触 接触电阻 第一基极
符号
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2. 工作原理
+ _
RP E + UE _ B2 + UBB _ B1 + _
ug
O O
t1
2
t
t
u > 0时: 0 ~ t1, ug 0 , 晶闸管不导通。
t1 :加触发信号，晶闸管承受正向电压导通
uo u , uT 0 。
u < 0 时: 可控硅承受反向电压不导通 uo 0 , uT u 。 即：晶闸管反向阻断
18
uo 0, uT u 。
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–
R
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工作波形(加续流二极管)
u
O
ug

2
t t
uO iL
O
uT
O
t

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t
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8.2.2 单相半控桥式整流电路
1. 电路 2. 工作原理 (1)电压u 为正半周时
T1和D2承受正向 电压。 T1控制极加触 发电压, 则T1和D2导 通，电流的通路为 a T1 RL D2 b a T1
晶闸管 如KP200-18F 表示额定正向平均电流为200A，额定电压为 1800V，管压降为0.9V的普通晶闸管。
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P--普通晶闸管 K--快速晶闸管 S --双向晶闸管
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8.2 可控整流电路
8.2.1 单相半波可控整流
1. 电阻性负载
(1) 电路分析 + u – T + uT – io + RL uo –
a
+ –
b u
T1
T2
RL
D1
D2
+ + uo – –
此时，T1和D2均承受反向电压而截止。
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3. 工作波形
u

2
O
t t t t
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ug
uO
O
uT1
O
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4. 输出电压及电流的平均值
1 U O u d t πα
π
1 U ο 2U sin t d(t ) πα 1 cosα 0.9U 2 U U 1 cosα IO 0.9 Rο RL 2