第10章晶闸管及其应用路模电子教案
当E、B1极之间截止后，电源又对C充电，并重复 上述过程，结果在R1上得到一个周期性尖脉冲输出电 压，如图10.9(b)所示。
上述电路的工作过程是利用了单结管负阻特性和 RC充放电特性，如果改变RP，便可改变电容充放电的 快慢，使输出的脉冲前移或后移，从而改变控制角α， 控制了晶闸管触发导通的时刻。显然，充放电时间常 数τ=RC大时，触发脉冲后移，α大，晶闸管推迟导通； τ小时，触发脉冲前移，α小，晶闸管提前导通。
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需要特别说明的是：实用中必须解决触发电路与 主电路同步的问题，否则会产生失控现象。用单结管 振荡电路提供触发电压时，解决同步问题的具体办法 可用稳压管对全波整流输出限幅后作为基极电源，如 图10.10所示。图中TS称同步变压器，初级接主电源。
图10.10 单结管触发电路。
晶闸管的反向特性与一般二极管相似，当反向电压 在某一数值以下时，只有很小的反向漏电流，晶闸管 处于反向阻断状态。当反向电压增加到某一值时，反 向漏电流急剧增大，使晶闸管反向击穿，这时所对应 的电压称为反向转折电压UBR，晶闸管一旦反向击穿就 永久损坏，在实际应用中应避免。
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(1) 截止区 截 止 区 对 应 曲 线 中 的 起 始 段 (OP) 。 此 段 UE<UD+UA，电流极小，E和B1两电极间呈现高阻。 (2) 负阻区
负阻区对应曲线中的PV段。当UE>UD+UA后，等 效二极管导通，使RB1迅速减小， 增大；又进一步促使 RB1减小。从E、B1两端看，UE 随 的增大而减小，即 具有负阻特性，这是单结管特有的。
(3) 饱和区
饱和区对应曲线中的V点以后段，过V点后 再 继续增大，RB1将变大，单结管进入饱和导通状态，又 呈现正阻特性，与二极管正向特性相似。
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综上所述，单结管具有以下特点：
① 当发射极电压等于峰点电压UP时，单结管导通。 导通之后，当发射电压减小到uE<UV时，管子由导通变 为截止。一般单结管的谷点电压在2~5V。
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2020/11/25
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2. 单结管振荡电路
单结管振荡电路如图10.9（a）所示，它能产生一系 列脉冲，用来触发晶闸管。
（a）电路图
(b)波形图
图10.9 单结管振荡电路及波形
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当合上开关S后，电源通过R1、R2加到单结管的两 个基极上，同时又通过R、RP向电容器C充电，uC按指 数规律上升。在uC（uC=uE ）<UP时，单结管截止，R1 两端输出电压近似为0。当uC达到峰点电压UP时，单结 管的E、B1极之间突然导通，电阻RB1急剧减小，电容 上的电压通过RB1、R1放电，由于RB1、R1都很小，放 电很快，放电电流在R1上形成一个脉冲电压uo。当uC 下降到谷点电压UV时，E、B1极之间恢复阻断状态， 单结管从导通跳变到截止，输出电压uo下降到零，完 成一次振荡。
单结管结构示意图如图10.7（a）所示。
图10.7 单结管结构、符号和等效电路
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在基极电源电压UBB一定时，单结管的电压电流特 性可用发射极电流IE和发射极与第一基极B1之间的电压 UBE1的关系曲线来表示，该曲线又称单结管伏安特性， 如图10.8所示。
图10.8 单结管的电压电流特性
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三个区域的分界点是P(称为峰点)和V（称为谷点）。 UP、IP分别称为峰点电压和峰点电流；UV、IV分别称 为谷点电压和谷点电流。
由图10.7可知
式中
称单结管分压比，一般为
0.5~0.8。上式表明峰点电压随基极电压改变而改变，
实用中应注意这一点。
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2. 晶闸管的工作原理 为了更清楚的说明工作原理，晶闸管可以看作是
两个三极管PNP（V1）管和NPN（V2）管组合而成， 电路模型如图10.2所示。
图10.2 晶闸管电路模型
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设在阳极和阴极之间接上电源UA，在控制极和阴 极之间接入电源UG，如图10.3所示。
② 单结管的发射极与第一基极之间的RB1是一个 阻值随发射极电流增大而变小的电阻，RB2则是一个与 发射极电流无关的电阻。
③ 不同的单结管有不同的UP和UV。同一个单结管， 若电源电压UBB不同，它的UP和UV也有所不同。在触 发电路中常选用UV低一些或IV大一些的单结管。
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(2) 电源电压u的负半周，在t2时刻(ωt2=180o+α)将 触发脉冲加到V1管的控制极，V1管被触发导通，此时 V2管承受反向电压而截止。当电源电压u过零时，V1管 自然关断，负载上获得的电压波形如图10.5（b）所示， 调节控制角α便可实现交流调压。
当控制角α=0o时，即为交流开关。
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图10.3 晶闸管工作原理
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(1) 晶闸管加阳极负电压-UA时，晶闸管处于反向 阻断状态 。
(2) 晶闸管加阳极正电压UA，控制极不加电压时， 晶闸管处于正向阻断状态。
(3) 晶闸管加阳极正电压+UA，同时也加控制极正 电压+UG，晶闸管导通。
(4) 要使导通的晶闸管截止，必须将阳极电压降至 零或为负，使晶闸管阳极电流降至维持电流IH以下。
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3. 晶闸管电压电流特性 晶闸管的电压电流特性曲线，如图10.4所示。
图10.4晶闸管电压电流特性曲线
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晶闸管导通后可以通过很大的电流，而它本身的压 降只有1V左右，所以这一段特性曲线(BC段)靠近纵轴 而且陡直，与二极管正向特性曲线相似。
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综上所述，可得如下结论： ① 晶闸管与硅整流二极管相似，都具有反向阻断能 力，但晶闸管还具有正向阻断能力，即晶闸管正向导 通必须具有一定的条件：阳极加正向电压，同时控制 极也加正向触发电压。
② 晶闸管一旦导通，控制极即失去控制作用。要 使晶闸管重新关断，必须做到以下两点之一：一是将 阳极电流减小到小于维持电流IH；二是将阳极电压减 小到零或使之反向。
10.1.2晶闸管的主要参数
1. 电压参数
2.
(1) 正向阻断峰值电压UDRM
正向阻断峰值电压UDRM ，指控制极断开时，允许重 复加在晶闸管两端的正向峰值电压，
(2) 反向阻断峰值电压UDRM
反向阻断峰值电压UDRM ，指允许重复加在晶闸管上 的反较小的一个值称作晶闸管的 额定电压。
2. 直流开关 图10.6是一种能使连接在直流电源上的直流负载通、 断的电路。开关S合在A端使晶闸管V1接通，V2断开， 电容器C按图示的极性充电。然后当S倒向B端时，V2接 通，C上的电荷通过V2放电，使V1反向偏置而截止。
图10.6 直流开关电路
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10.2.2 触发电路 1. 单结管结构与特性
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10.2晶闸管应用
10.2.1 晶闸管交直流开关 1. 交流开关 图10.5(a)所示是用两只普通晶闸管V1和V2反向
并联而组成的交流调压电路，其调压原理如下。
(a) 电路图
(b) 波形图
图10.5晶闸管交流调压
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(1) 电源电压u的正半周，在t1时刻(ωt1=α ，α又称控 制角)将触发脉冲加到V2管的控制极，V2管被触发导通， 此时V1管承受反向电压而截止。当电源电压u过零时， V2管自然关断。
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(4) 通态平均电压UT(AV) 习惯上称为导通时的管压降。这个电压当然越小 越好，一般为0.4V~1.2V。 2. 电流参数 (1) 通态平均电流IT(AV) 通态平均电流IT(AV)简称正向电流，指在标准散热 条件和规定环境温度下(不超过40oC)，允许通过工频 (50Hz)正弦半波电流在一个周期内的最大平均值。 (2) 维持电流IH 维持电流IH，指在规定的环境温度和控制极断路 的情况下，维持晶闸管继续导通时需要的最小阳极电 流。