上次课内容1、集成功放及应用。

（了解）2、变压器耦合功放的分析。

（理解）3、功放管的散热。

（了解）4、功率放大器一章习题课。

本次课内容（2学时）（可视学时情况选择讲授或不讲）第七章 直流电源§7-1 可控硅及其伏安特性 7-1-1 可控硅的结构和符号图1 可控硅的结构全称是硅可控整流元件,又名晶闸管。

外形有平面型、螺栓型,还有小型塑封型等几种。

图1（a）是常见的螺栓型外形，有三个电极：阳极a、阴极k 和控制极g。

图1（b）是可控硅的符号。

图1（c）是内部结构示意图。

图1（c）:可控硅由、、、四层半导体组成。

从引出的是阳极a、从引出的是阴极k、从引出的是控制极g；内部有三个结，分别用、和表示。

7-1-2 可控硅的工作原理 1P 122N P N 1P 2N 2P PN1J 2J 3J图2 可控硅工作特点的实验 演示电路如图2（a），阳极a 接电源正极、阴极k 接电源负极；开关S 断开，H 不亮，可控硅不导通。

S 闭合，即控制极g 加正向电压，如图2（b），灯H 亮，可控硅导通。

可控硅导通后，将S断开，灯仍亮，如图2（c），表明可控硅仍导通，说明可控硅一旦导通后，控制极就失去了控制作用。

要关断可控硅，可去掉正向电压或减小正向电流到可控硅难以维持导通,则可控硅关断。

如可控硅加反向电压，则无论是否加控制极电压，可控硅均不会导通。

若控制极加反向电压，则无论可控硅阳极与阴极之间加正向还是反向电压，可控硅均不会导通。

可控硅的工作特点： 1、可控硅导通必须具备两个条件：一是可控硅阳极与阴极间必须接正向电压，二是控制极与阴极之间也要接正向电压；2、可控硅一旦导通后，控制极即失去控制作用；3、导通后的可控硅要关断，必须减小其阳极电流使其小于可控硅的维持电流。

H I 图3 可控硅工作原理分析 图3为可控硅的内部结构示意图:可控硅可以看成由一只NPN 型三极管与一只PNP 型三极管组成。

如仅在阳极a 和阴极k 之间加上正向电压，由于三极管发射结无正偏电压而无法导通。

若a、k 间加上正向电压，并在管的基极g 加上正向电压，使产生基极电流，此电流经管放大以后，在集电极上产生2T 1T 1T G I 1T 1T G I 1β的电流，又因为的集电极电流就是的基极电流，所以经过再次放大，在管的集电极电流就达到1T 2T 2T 2T G I 21ββ，而此电流又重新反馈到管作为的基极电流又一次被放大，如此反复下去，与两管之间因为有如此强烈的正反馈，使两只三极管迅速饱和导通，即可控硅阳极a 与阴极k 之间完全导通。

以后由于基极上自动维持的正反馈电流，所以即使去掉基极g 上的正向电压，和仍能继续保持饱和导通状态。

可控硅导通时，、饱和导通总压降约1V 左右，如果阳、阴极之间正向电压太低，使流过阳极的电流难以维持导通，、就截止，从而可控硅关断。

1T 1T 1T 1T 2T 1T 1T 1T 2T 1T 2T 1T 2T 可控硅控制极的电压、电流比较低（电压只有几伏，电流只有几十至几百毫安），但被控制的器件可以承担很大的电压和通过很大的电流（电压可达几千伏，电流可大到几百安以上）。

可控硅是一种可控的单向导电开关，常用于以弱电控制强电的各类电路中。

7-1-3可控硅的主要参数1、额定正向平均电流 在规定的环境温度和散热条件下，允许通过阳极和阴极之间的电流平均值。

例如可控硅是5A 的，即指它的额定正向平均电流是5A。

2、维持电流 在规定的环境温度、控制极断开的条件下，要保持可控硅处于导通状态所需的最小正向电流。

H I 3、控制极触发电压和电流 在规定的环境温度及一定的正向电压条件下，使可控硅从关断到导通，控制极所需的最小电压和电流。

小功率可控硅约1V 左右，触发电流零点几到几毫安。

中功率以上的可控硅触发电压为几伏到十几伏，触发电流几十到几百毫安。

4、正向阻断峰值电压 控制极断开，a、k 间加正向电压，使可控硅处截止状态，称正向阻断；此时允许加到可控硅上的正向电压最大值称正向阻断峰值电压。

使用时可控硅正向电压若超过此值，即使不加触发电压也能从正向阻断转而导通。

5、反向阻断峰值电压 控制极断开，在a、k 间加反向电压，使可控硅截止的状态称反向阻断，此时允许加到可控硅上的反向电压最大值称反向阻断峰值电压。

通常正、反向峰值电压是相等的，统称峰值电压，当两者不等时，峰值电压取其中较小的一个。

一般可控硅的额定电压就是指峰值电压。

7-1-4 可控硅的型号及简易检测一、型号我国目前生产的可控硅型号有两种，即3CT 系列和KP 系列。

3 C T – 5/500表示正向阻断峰值电压（V）[500V]表示额定正向平均电流（A）[5A]表示可控硅元件表示N 型硅材料表示三个电极K P 200-10D通态平均电压级别（小于100A的不标）①D级为0.7V额定电压级别②[为1000V]额定正向平均电流[200A]普通型可控硅二、简易检测简易检测可确定质量好坏。

简易的检测方法如下：1、检测阳、阴极正反向是否短路。

可用万用表Ω×k R 1电阻挡，测试阳、阴极间的正反向电阻，都应很大（指针基本不动），否则元件内部有短路或元件性能不好。

2、检测控制极是否短路或断开。

判断的原则与测普通晶体二极管方法相同。

以上只是粗略检测，实际上用万用表不可能对可控硅作全面检测。

§7-2 可控硅整流电路7-2-1 单相半波可控整流电路图4（a）是单相半波可控整流电路。

工作原理如下： 设t V v ωsin 222=，波形见图4（b）。

当αω=t 时，控制极加有触发电压,如图4（b）所示。

当g v πω=t 时，交流电压02=v ，可控硅自行关断。

在进入负半周后，可控硅承受反向电压，呈反向阻断状态。

2v图4 单相半波可控整流电路及波形图 在0～α期间，可控硅正向阻断；在α～π（即θ）期间，可控硅导通。

α叫控制角θ叫导通角。

控制角α越大，导通角θ就越小，和为定值π。

改变触发电压到来的时刻，就改变了导通角θ，也就改变了负载电压的平均值。

如图4（c），控制角L v α增大，而导通角θ减小，负载电压平均值亦将减小。

反之，若控制角α减小，导通角θ将增大，负载电压平均值也将增大。

7-2-2 单相桥式可控整流电路图5（a）是单相桥式可控整流电路。

桥式整流输出电压2v ′对可控硅SCR 来说是正向电压，因此只要合适的触发电压到来，SCR 即可导通。

如忽略它的正向压降，则负载电压将与g v L v 2v ′对应部分相等。

当经过零值时，可控硅SCR自行关断，在2v ′2v ′的第二个半周中，电路将重现第一个半周的情况。

图5（b）为工作波形。

此电路通过调整触发信号出现的时间来改变可控硅的控制角α和导通角θ，实现控制输出电压平均值之目的。

图5 单相桥式可控整流电路及工作波形图 §7-3 可控硅的触发电路提供正向触发电压的电路。

7-3-1 可控整流对触发电路的要求可控整流电路中可控硅对触发信号有下列几点要求： 1、触发电压必须在可控硅承受正向电压时加到它的控制极上；2、触发电压只需要短时间存在，因此常用脉冲电压；3、触发脉冲应有一定的幅值和功率，并有足够的移相范围；4、触发电路输出脉冲与整流主电路输出电压必须“同步”。

7-3-2 单结晶体管触发电路 一、单结晶体管的结构和型号图6 单结晶体管 结构如图6（a），三个电极:发射极e、第一基极、第二基极，一个PN 结。

图形符号如图6（b），发射极箭头表示经PN 结的电流只流向极。

图6（c）是等效电路图。

表示和间电阻，随发射极电流而变，上升，下降。

R 1b 2b 1b 1b R e 1b E I 1b R 2b表示e 和间的电阻，数值与无关。

两基极间电阻=+。

2b E I bb R 1b R 2b R bb b R R 1=η称为分压比，η一般在0.3～0.8之间。

单结晶体管的型号有BT31、BT32、BT33、BT35等。

二、单结晶体管的负阻特性单结晶体管具有负阻特性，如图7（a）。

所谓负阻特性，就是当发射极电流增加时，发射极电压反而减小。

结合图7（b）实验示意图说明如下:E V 在、间加电压，和b 间加可调电源，当V 从0开始增加，但小于1b 2b BB V图7 单结晶体管的负阻特性 e 1E G E BB V η时，二极管D反偏，只有很小的反向电流；V BB E V η=时，D 无偏压；V 继续升高，使E D BB E V V V +>η（V 是PN 结正向压降），PN 结导通后，P 区空穴将注入N 区，e 和间空穴浓度增加，减小，V 减小（D 1b 1b R BI BB BB bbb BI V V R R V ），导致PN 结正向电压加大，进一步减小……。

急剧上升的在上的压降加大，V 减小，呈现负阻特性。

η==11b R E I p R E 特性曲线显示D BB V V +η为峰点电压V ，为峰点电流。

峰点左侧为截止区、峰点右侧为负阻区。

当V 下降到谷点电压V 时，R 下降至极限，此时的电流称谷点电流。

谷点的左侧为负阻区，右侧为饱和区。

管子处在饱和区时，很大而V 很小。

P P I E V 1b V I E IE 图8 单结晶体管振荡器 三、单结晶体管振荡器图8为单结晶体管振荡电路：接通电源，V 通过向电容C 充电，逐渐上升。

V 达到单结晶体管峰点电压B e R E V E图9 带有同步触发电路的可控整流电路 前，单结晶体管截止，电阻上流过电流极小，1R 0≈o v 。

达到单结晶体管的峰点电压后，电容器通过、放电，迅速下降。

当降至谷点电压时，e 、间又转为高电阻截止状态，电源再次通过向电容C 充电，又按指数规律升高……。

输出端电压波形如图8（b）。

是一个前沿陡峭的电压脉冲，可以用作可控硅的触发脉冲。

E V 1b R 1R E V E V 1b e R E V o v 四、带有同步触发电路的可控整流电路图9、10是带有同步触发电路的可控整流电路和电压波形图。

图9的上半部分是单结晶体管脉冲发生器，直流电压通过的桥式整流得到，1～0间的电压是脉动波形，如图10（a）。

单向脉动电压经、稳压电路后，峰值受到限制，2～0间电压波形为梯形波，见图10（b）。

在交流电压的每半个周期内单结晶41~D D1 R 9D 体管都将输出一组脉冲，如图10（d），但起作用的只是第一个脉冲。

当可控硅承受的全波整流输出电压过零时，由于梯形波电压和该电压同步，所以在此同时，，，显然、之间的情况类似于二极管的导通状态，使电容C 能很快把所存电荷泄放掉。

在下一个梯形波中电容器从0开始充电，保证了电容器电压从0到达峰点电压所需时间相同，每半个周期内可控硅电路的控制角相等，从而实现同步触发。

以上过程可参看图10（d）、（e）。