教學(xué)單元一

蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系晶閘管特性及應(yīng)用第一節(jié)功率二極管第二節(jié)晶閘管教學(xué)內(nèi)容課程單元晶閘管的認(rèn)知

現(xiàn)將一種半導(dǎo)體基片（N型或P型）通過(guò)擴(kuò)散或合金工藝，在其上形成相反導(dǎo)電類(lèi)形，這兩部分即形成PN結(jié)。

PN結(jié)形成原理，P區(qū)的空穴擴(kuò)散到N區(qū)，N區(qū)中的電子擴(kuò)散到P區(qū)，在交界面出現(xiàn)空間電荷區(qū)，形成由N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)阻止多子繼續(xù)擴(kuò)散同時(shí)又幫助少子向各自對(duì)方漂移，在一定溫度下，擴(kuò)散與漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，空間電荷達(dá)到穩(wěn)定值。第一節(jié)功率二極管功率二極管的伏安特性，當(dāng)外加正向電壓大于ＵＴＯ（門(mén)檻電壓）即克服PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)后管子才開(kāi)始導(dǎo)通，正向?qū)ê笃鋲航祷静浑S電流變化。反向工作時(shí)，當(dāng)反向電壓增大到UB（擊穿電壓），使PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)達(dá)到雪崩擊穿強(qiáng)度時(shí)，反向漏電流ＩＲＲ劇增，導(dǎo)致二極管擊穿損壞。用于工頻整流的功率二極管亦稱整流管，國(guó)產(chǎn)型號(hào)為ＺP，主要參數(shù)說(shuō)明如下：

（1）額定正向平均電流ＩF（額定電流）指管子長(zhǎng)期運(yùn)行在規(guī)定散熱條件下，允許流過(guò)正弦半波時(shí)的最大平均電流，將此電流值配規(guī)定系列的電流等級(jí)即為管子的額定電流。

ＩF受發(fā)熱限制，因此在使用中按有效值相等來(lái)選取管子電流定額。對(duì)應(yīng)額定電流ＩF，其有效值為1.57ＩF。（2）反向重復(fù)峰值電壓ＵＲＲＭ（額定電壓）指管子反向能重復(fù)施加的最高峰值電壓，此值通常為擊穿電壓ＵB的2／3。（3）正向平均電壓ＵF在規(guī)定條件下，管子流過(guò)額定正弦半波電流時(shí)，管子兩端的正向平均電壓亦稱管壓降，此值比直流壓降小。（4）反向漏電流ＩＲＲ對(duì)應(yīng)于反向重復(fù)峰值電壓時(shí)的漏電流。ＺＰ系列參數(shù)。由于工作于工頻，故動(dòng)態(tài)參數(shù)不標(biāo)出。開(kāi)關(guān)二極管可分四種工作狀態(tài)：靜態(tài)為正向?qū)ê头聪蜃钄啵瑒?dòng)態(tài)為開(kāi)通過(guò)程和關(guān)斷過(guò)程。二極管工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的特性稱為開(kāi)關(guān)特性，現(xiàn)將關(guān)斷特性與開(kāi)通特性分析如下：（1）關(guān)斷特性，開(kāi)關(guān)二極管轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)S從“1”位置立即倒向“2”時(shí)，由于PN結(jié)內(nèi)存在大量載流子需要排除和復(fù)合，所以反向阻斷能力的恢復(fù)需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，在未恢復(fù)阻斷之前二極管相當(dāng)于短路狀態(tài)。其關(guān)斷過(guò)程，tf時(shí)刻開(kāi)關(guān)Ｓ倒向“2”，導(dǎo)通的二極管突加反壓UR，正向電流以dif／dt的速率減小，to時(shí)二極管電流降為零，電流變化率的大小為—UR／L，L為電路電感。t1時(shí)結(jié)內(nèi)Ql電荷已被抽走，反向電流達(dá)最大值IRM，在此以前二極管仍為正偏，tl時(shí)刻后管子開(kāi)始恢復(fù)反向阻斷，反向恢復(fù)電流迅速減小，其dirr／dt值較大，在電感L中產(chǎn)生較高電動(dòng)勢(shì)，此電動(dòng)勢(shì)與電源電壓疊加，使二極管承受很高的反向電壓URM。（2）開(kāi)通特性當(dāng)圖a開(kāi)關(guān)Ｓ從“２”突然倒向“１”時(shí)，必須先將原先變厚的空間電荷釋放，當(dāng)正向電壓上升到門(mén)檻電壓UTO以上時(shí)，ＰＮ結(jié)才會(huì)有正向電流流過(guò)，二極管的開(kāi)通特性，在開(kāi)通過(guò)程中，二極管兩端會(huì)出現(xiàn)幾伏到幾十伏的正向峰值電壓Ｕf(shuō)p,它比穩(wěn)態(tài)的管壓降大得多，且需要經(jīng)過(guò)開(kāi)通時(shí)間（正向恢復(fù)）tfr后才恢復(fù)正常，因此限制了正向電流上升率和開(kāi)關(guān)速度。通常正向恢復(fù)時(shí)間tfr比反向恢復(fù)時(shí)間trr小。第二節(jié)晶閘管

§2.3晶閘管的主要參數(shù)

§2.2晶閘管的基本特性

§2.1晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理

§2.4晶閘管的檢測(cè)及判別方法

§2.5晶閘管的派生器件

晶閘管是一種功率四層半導(dǎo)體器件，有三個(gè)引出極，陽(yáng)極（A）、陰極（K）、門(mén)極（G），常用的有螺栓式與平板式。

晶閘管是電力電子器件，工作時(shí)發(fā)熱大，必須安裝散熱器。圖a為小電流塑封式，電流稍大時(shí)也需緊固在散熱板上，圖b、c為螺栓式，使用時(shí)必須緊栓在散熱器上，圖d為平板式，使用時(shí)由兩個(gè)彼此絕緣的散熱器把其緊夾在中間。

§2.1晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理一、晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管實(shí)物圖常用晶閘管的外形螺栓型晶閘管晶閘管模塊平板型晶閘管外形及結(jié)構(gòu)

晶閘管散熱器，圖a適用于螺栓式，圖b、c用于平板式。平板式兩面散熱效果好，電流在200Ａ以上的管子都采用平板式結(jié)構(gòu)。

管芯由四層半導(dǎo)體（P1N1P2N2）組成,形成三個(gè)PN結(jié)（Ｊ1、Ｊ2、Ｊ3）。陽(yáng)極陰極門(mén)極晶閘管的結(jié)構(gòu)二、晶閘管的工作原理

晶閘管由四層半導(dǎo)體交替疊成，可等效看成兩個(gè)晶體管Ｖ1（Ｐ1—Ｎ1—Ｐ2）與V2（N1—Ｐ2—Ｎ2）的組成。PNPNPN外加反向電壓（UA<UK）時(shí)J1、J3反偏，晶閘管反向阻斷，只有很小的反向漏電流。導(dǎo)通的過(guò)程是一個(gè)正反饋過(guò)程。V1、V2飽和。IG（IB2）IC2（IB1）IC1（IB2）晶閘管工作原理

共基極電流增益忽略ICBO：

Ic1=1IA+ICBO1

（1-1）Ic2=2IK+ICBO2

（1-2）IK=IA+IG

（1-3）IA=Ic1+Ic2

外加正向電壓（UA>UK）（1-4）開(kāi)通（門(mén)極觸發(fā)）：在晶閘管門(mén)極加正向觸發(fā)脈沖。

門(mén)極觸發(fā)注入觸發(fā)電流使晶體管的發(fā)射極電流增大以致1+2趨近于1，流過(guò)晶閘管的電流IA（陽(yáng)極電流）將趨近于無(wú)窮大，實(shí)現(xiàn)飽和導(dǎo)通。UAK

很小（1V左右）IA實(shí)際由外電路決定。一管基極電流能維持另一管的飽和，此時(shí)除去門(mén)極正向電壓晶閘管仍導(dǎo)通。（不可控）晶閘管通斷規(guī)律承受反向電壓時(shí)，不論門(mén)極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通。（反向阻斷）承受正向電壓時(shí)，無(wú)門(mén)極正向觸發(fā)電壓時(shí)處于正向阻斷狀態(tài)。承受正向電壓時(shí)，僅在門(mén)極有正向觸發(fā)電壓的情況下晶閘管才能開(kāi)通。（正向?qū)ǎ┚чl管一旦導(dǎo)通，門(mén)極就失去控制作用（半控）。要使晶閘管關(guān)斷，只有使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值（維持電流IH）以下。

陽(yáng)極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng)陽(yáng)極電壓上升率du/dt過(guò)高結(jié)溫較高

以上三種情況，因不易控制，難以應(yīng)用于實(shí)踐光直接照射硅片，即光觸發(fā)光觸發(fā)可以保證控制電路與主電路之間的良好絕緣而應(yīng)用于高壓電力設(shè)備中，稱為光控晶閘管。

只有門(mén)極觸發(fā)（包括光觸發(fā)）是最精確、迅速而可靠的控制手段其他幾種可能導(dǎo)通的情況：

1、晶閘管的導(dǎo)通、關(guān)斷實(shí)驗(yàn)由電源、晶閘管的陽(yáng)極和陰極、白熾燈組成晶閘管主電路；由電源、開(kāi)關(guān)S、晶閘管的門(mén)極和陰極組成控制電路（觸發(fā)電路）。

（a）(b)(c)

實(shí)驗(yàn)順序?qū)嶒?yàn)前燈的情況實(shí)驗(yàn)時(shí)晶閘管條件實(shí)驗(yàn)后燈的情況結(jié)論陽(yáng)極電壓UA門(mén)極電壓UG導(dǎo)通實(shí)驗(yàn)1暗反向反向暗晶閘管在反向陽(yáng)極電壓作用下，不論門(mén)極為何電壓，它都處于關(guān)斷狀態(tài)。2暗反向零暗3暗反向正向暗1暗正向反向暗晶閘管在正向陽(yáng)極電壓與正向門(mén)極電壓的共同作用下，才能導(dǎo)通。2暗正向零暗3暗正向正向亮關(guān)斷實(shí)驗(yàn)1亮正向正向亮已導(dǎo)通的晶閘管在正向陽(yáng)極作用下，門(mén)極失去控制作用。2亮正向零亮3亮正向反向亮4亮正向（逐漸減小到接近于零）任意暗晶閘管在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，當(dāng)陽(yáng)極電壓減小到接近于零時(shí)，晶閘管關(guān)斷。2、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明3、實(shí)驗(yàn)結(jié)論通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)可知，晶閘管導(dǎo)通必須同時(shí)具備兩個(gè)條件:

（1）晶閘管主電路加正向電壓。（2）晶閘管控制電路加合適的正向電壓。

晶閘管一旦導(dǎo)通，門(mén)極即失去控制作用，故晶閘管為半控型器件。為使晶閘管關(guān)斷，必須使其陽(yáng)極電流減小到一定數(shù)值以下，這只有通過(guò)使陽(yáng)極電壓減小到零或反向的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

晶閘管伏安特性，當(dāng)Ｉg=0晶閘管正向電壓Ｕa增大到正向轉(zhuǎn)折電壓ＵBO前，器件處于正向阻斷狀態(tài)，其正向漏電流隨Ｕa電壓增高而逐漸增大，當(dāng)Ｕa達(dá)到ＵBO時(shí)管子突然從阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，導(dǎo)通后器件的特性與整流二極管正向伏安特性相似。

晶閘管加反向陽(yáng)極電壓時(shí)，只流過(guò)很小的反向漏電流，當(dāng)反向電壓升高到ＵRO時(shí)管子反向擊穿損壞，ＵRO稱為反向擊穿電壓。

§2.2晶閘管的基本特性一、晶閘管的伏安特性（靜態(tài)特性）第一象限正向特性第三象限反向特性IG=0時(shí)，器件兩端施加正向電壓，正向阻斷狀態(tài)，只有很小的正向漏電流流過(guò)，正向電壓超過(guò)臨界極限即正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo，則漏電流急劇增大，器件開(kāi)通。隨著門(mén)極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低導(dǎo)通后的晶閘管特性和二極管的正向特性相仿晶閘管本身的壓降很小，在1V左右導(dǎo)通期間，如果門(mén)極電流為零，并且陽(yáng)極電流降至接近于零的某一數(shù)值IH以下，則晶閘管又回到正向阻斷狀態(tài)。IH稱為維持電流。1、正向特性2、反向特性晶閘管上施加反向電壓時(shí)，伏安特性類(lèi)似二極管的反向特性。晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)時(shí)，只有極小的反相漏電流流過(guò)。當(dāng)反向電壓超過(guò)一定限度，到反向擊穿電壓后，外電路如無(wú)限制措施，則反向漏電流急劇增加，導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。晶閘管的伏安特性二、晶閘管的門(mén)極伏安特性門(mén)極電流IG與門(mén)極和陰極之間電壓UGK的關(guān)系。晶閘管的門(mén)極和陰極之間是PN結(jié)J3，其伏安特性稱為門(mén)極伏安特性。門(mén)極觸發(fā)電流也往往是通過(guò)觸發(fā)電路在門(mén)極和陰極之間施加觸發(fā)電壓而產(chǎn)生的。極限高阻伏安特性極限低阻伏安特性IFGM：門(mén)極正向峰值電流UFGM：門(mén)極正向峰值電壓IGT：門(mén)極觸發(fā)電流UGT：門(mén)極觸發(fā)電壓IGD：門(mén)極不觸發(fā)電流UGD：門(mén)極不觸發(fā)電壓PG：平均功率PGM：瞬時(shí)最大功率可靠觸發(fā)區(qū)不觸發(fā)區(qū)不可靠觸發(fā)區(qū)為保證可靠、安全的觸發(fā)，觸發(fā)電路所提供的觸發(fā)電壓、電流和功率應(yīng)限制在可靠觸發(fā)區(qū)。門(mén)極參數(shù)晶閘管的門(mén)極伏安特性三、晶閘管的動(dòng)態(tài)特性開(kāi)通過(guò)程關(guān)斷過(guò)程動(dòng)態(tài)參數(shù)1、開(kāi)通過(guò)程延遲時(shí)間td：門(mén)極電流階躍時(shí)刻開(kāi)始，到陽(yáng)極電流上升到穩(wěn)態(tài)值的10%的時(shí)間上升時(shí)間tr：陽(yáng)極電流從10%上升到穩(wěn)態(tài)值的90%所需的時(shí)間開(kāi)通時(shí)間tgt以上兩者之和，

tgt=td+tr

普通晶閘管延遲時(shí)間為0.5~1.5s，上升時(shí)間為0.5~3s2、關(guān)斷過(guò)程正向阻斷恢復(fù)時(shí)間tgr：晶閘管要恢復(fù)其對(duì)正向電壓的阻斷能力還需要一段時(shí)間反向阻斷恢復(fù)時(shí)間trr：正向電流降為零到反向恢復(fù)電流衰減至接近于零的時(shí)間

在正向阻斷恢復(fù)時(shí)間內(nèi)如果重新對(duì)晶閘管施加正向電壓，晶閘管會(huì)重新正向?qū)ā?/p>

實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)對(duì)晶閘管施加足夠長(zhǎng)時(shí)間的反向電壓，使晶閘管充分恢復(fù)其對(duì)正向電壓的阻斷能力，電路才能可靠工作關(guān)斷時(shí)間tq：trr與tgr之和，即tq=trr+tgr

（1-6）普通晶閘管的關(guān)斷時(shí)間約幾百微秒。3、動(dòng)態(tài)損耗導(dǎo)通時(shí)器件上有一定的通態(tài)壓降，形成通態(tài)損耗阻斷時(shí)器件上有微小的斷態(tài)漏電流流過(guò)，形成斷態(tài)損耗這兩部分屬于靜態(tài)損耗開(kāi)通損耗關(guān)斷損耗在器件開(kāi)通或關(guān)斷的轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生開(kāi)通損耗和關(guān)斷損耗，是動(dòng)態(tài)損耗還有擴(kuò)展損耗和過(guò)渡損耗，也是動(dòng)態(tài)損耗對(duì)某些器件來(lái)講，驅(qū)動(dòng)電路向其注入的功率也是造成器件發(fā)熱的原因之一通常電力電子器件的斷態(tài)漏電流極小，因而通態(tài)損耗是器件功率損耗的主要成因器件開(kāi)關(guān)頻率較高時(shí)，開(kāi)關(guān)損耗會(huì)隨之增大而可能成為器件功率損耗的主要因素

§2.3晶閘管的主要參數(shù)一、電壓參數(shù)

通常取晶閘管的UDRM和URRM中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓。選用時(shí)，一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓2~3倍。使用注意：斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM——在門(mén)極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的正向峰值電壓。反向重復(fù)峰值電壓URRM——在門(mén)極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。1、額定電壓UTnUm工作電路中夾在管子上的最大瞬時(shí)電壓值所以取700~1000V的管子均可。相反過(guò)程也應(yīng)會(huì)計(jì)算。例：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐罚娫措妷河行е禐?20V，選擇晶閘管。晶閘管額定電壓的選擇2、通態(tài)平均電壓UT(AV)

在規(guī)定環(huán)境溫度、標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，元件通以正弦半波額定電流時(shí)，陽(yáng)極與陰極間電壓降的平均值，稱通態(tài)平均電壓(又稱管壓降)表1.3晶閘管通態(tài)平均電壓分組組別ABC通態(tài)平均電壓（V）ＵT≤0.40.4＜ＵT≤0.50.5＜ＵT≤0.6組別DEF通態(tài)平均電壓（V）0.6＜ＵT≤0.70.7＜ＵT≤0.80.8＜ＵT≤0.9組別GHI通態(tài)平均電壓（V）0.9＜ＵT≤1.01.0＜ＵT≤1.11.1＜ＵT≤1.2在實(shí)際使用中，從減小損耗和元件發(fā)熱來(lái)看，應(yīng)選擇ＵT(AV)

小的晶閘管。二、電流參數(shù)1、通態(tài)平均電流

IT(AV)（額定電流）

晶閘管在環(huán)境溫度為40C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫時(shí)所允許流過(guò)的最大工頻正弦半波電流的平均值。

決定晶閘管容許電流大小的是溫度，即管芯PN結(jié)的溫度。

造成發(fā)熱的原因是損耗。主要是通態(tài)損耗，希望正向壓降小些；其次是斷態(tài)損耗，希望IDRM和IRRM小些；還有開(kāi)關(guān)損耗，工作頻率要加以考慮；門(mén)極損耗通常較小。晶閘管正向電流愈大，通態(tài)損耗愈大。

晶閘管額定電流以通態(tài)平均電流來(lái)標(biāo)定。電流平均值與電流有效值的比較電流平均值：各種直流分量（成分）的電流波形都有一個(gè)電流平均值平均值計(jì)算方法：一個(gè)周期內(nèi)電流波形面積的平均電流平均值是直流電流表的讀數(shù)值電流有效值：各種直流分量（成分）的電流波形也有一個(gè)電流有效值平均值計(jì)算方法：一個(gè)周期內(nèi)電流波形的均方根電流有效值是發(fā)熱成比例關(guān)系有效值相等發(fā)熱相同電流波形不同，平均值和有效值的關(guān)系也不一樣。因此要進(jìn)行換算。電流平均值與電流有效值的計(jì)算以正弦半波為例有效值：平均值：均方根波形系數(shù)：有效值平均值電流平均值與電流有效值的換算額定波形（正弦半波）條件下的電流有效值：

I額定=1.57IT（AV）某種波形的電流有效值：

I=Kf

Id有效值相等：

KfId=1.57IT（AV）晶閘管額定電流的選擇IT（AV）：晶閘管的額定電流（通態(tài)平均電流）ITn：晶閘管額定有效電流（此值制造廠不提供）ITm：晶閘管所處電路中最大電流有效值I

Tn=1.57IT（AV）ITn≥ITm不論流過(guò)管子波形如何、導(dǎo)通角多大，只要其最大電流有效值ITn小于管子流過(guò)的最大有效電流ITn

，散熱冷卻符合規(guī)定，則晶閘管的發(fā)熱與溫升就能限制在允許范圍內(nèi)注意事項(xiàng)：應(yīng)留一定的裕量，一般取1.5～2倍1.57IT（AV）=ITn≥（1.5～2）ITm∴

IT（AV）≥（1.5～2）計(jì)算中常用的積分式：用于有效值計(jì)算：用于平均值計(jì)算：矩形波有效值：矩形波平均值：周期的

周期的

2、維持電流IH

在標(biāo)準(zhǔn)室溫且門(mén)極斷開(kāi)時(shí)，管子從較大通態(tài)電流降到剛能保持導(dǎo)通的最小陽(yáng)極電流。額定電流大的管子其IH值亦大一般為幾十到幾百毫安，與結(jié)溫有關(guān)，結(jié)溫越高，則IH越小同型號(hào)的管子其IH各不相同，IH大的管子容易關(guān)斷3、擎住電流IL(掣住電流）

晶閘管加上觸發(fā)脈沖使其開(kāi)通的過(guò)程中，當(dāng)脈沖消失此時(shí)要保持管子維持導(dǎo)通所需的最小陰極電流。晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號(hào)后，能維持導(dǎo)通所需的最小電流對(duì)同一晶閘管來(lái)說(shuō)，通常IL約為IH的2～4倍使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流如管子在開(kāi)通過(guò)程中陽(yáng)極電流Ia尚未上升到IL，當(dāng)觸發(fā)脈沖去除后管子又會(huì)恢復(fù)阻斷三、晶閘管的門(mén)極參數(shù)1、門(mén)極觸發(fā)電流IGT

IGT是在室溫下，陽(yáng)極電壓直流6V時(shí)使晶閘管由斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)所必需的最小門(mén)極電流。2、門(mén)極觸發(fā)電壓UGT

UGT是產(chǎn)生門(mén)極觸發(fā)電流的最小門(mén)極電壓。

由于晶閘管門(mén)極伏安特性的分散性很大，標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了IGT和UGT的下限，使用時(shí)應(yīng)注意產(chǎn)品合格證上所列的實(shí)測(cè)數(shù)值。并大于此值，但不應(yīng)超過(guò)其峰值IFGM和UFGM。門(mén)極平均功率PG（AV）和峰值功率

PGM也不應(yīng)超過(guò)規(guī)定值。晶閘管門(mén)極伏安特性

在實(shí)際使用時(shí)，多采用脈沖電流來(lái)觸發(fā)，因此觸發(fā)脈沖電流幅值允許可達(dá)5倍的常規(guī)觸發(fā)電流來(lái)進(jìn)行觸發(fā)。四、晶閘管的動(dòng)態(tài)參數(shù)1、開(kāi)通時(shí)間tgt普通晶閘管的tgt在6μs左右，快速晶閘管可達(dá)1μs.開(kāi)通時(shí)間與門(mén)極觸發(fā)脈沖前沿上升的陡度與幅值的大小、器件的結(jié)溫、開(kāi)通前的電壓、開(kāi)通后的電流以及負(fù)載電流的時(shí)間常數(shù)（L/R）有關(guān)，電感性負(fù)載時(shí)可達(dá)幾十至幾百微妙。為了縮短開(kāi)通時(shí)間常采用觸發(fā)脈沖前沿陡、幅度大的窄脈沖，稱強(qiáng)脈沖2、開(kāi)通時(shí)間tqtq與管子結(jié)溫、關(guān)斷前陽(yáng)極電流及所加反壓的大小有關(guān)普通晶閘管的tq約在幾十至幾百微妙，用于工頻電路完全不考慮開(kāi)關(guān)時(shí)間；當(dāng)工作在中頻或高頻時(shí)，必須選用快速晶閘管，其關(guān)斷時(shí)間可短至1μs。晶閘管動(dòng)態(tài)特性3、斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt

指在額定結(jié)溫和門(mén)極開(kāi)路的情況下，不導(dǎo)致晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的外加電壓最大上升率。在阻斷的晶閘管兩端施加的電壓具有正向的上升率時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)電容的J2結(jié)會(huì)有充電電流流過(guò)，被稱為位移電流。此電流流經(jīng)J3結(jié)時(shí)，起到類(lèi)似門(mén)極觸發(fā)電流的作用。如果電壓上升率過(guò)大，使充電電流足夠大，就會(huì)使晶閘管誤導(dǎo)通。4、通態(tài)電流臨界上升率di/dt

指在規(guī)定條件下，晶閘管能承受而無(wú)有害影響的最大通態(tài)電流上升率。如果電流上升太快，則晶閘管剛一開(kāi)通，便會(huì)有很大的電流集中在門(mén)極附近的小區(qū)域內(nèi)，從而造成局部過(guò)熱而使晶閘管損壞。三、國(guó)產(chǎn)晶閘管的型號(hào)

按國(guó)家有關(guān)部門(mén)規(guī)定，晶閘管的型號(hào)及其含義如下：

如KP100—12G表示額定電流為100A，額定電壓為1200V，管壓降（通態(tài)平均電壓）為1V的普通型晶閘管。

有的制造廠采用老型號(hào)3CT□／□。如3CT100／800表示額定電流為100A，額定電壓為800V的可控硅整流元件，即現(xiàn)在定名的晶閘管。3CTK為快速管，3CTS為雙向管。

晶閘管ＫＰ型主要特性參數(shù)。指由于電路異常情況引起的并使結(jié)溫超過(guò)額定結(jié)溫的不重復(fù)性最大正向過(guò)載電流1.按工作電路中可能承受到的最大瞬時(shí)值電壓UTM的2～3倍來(lái)選擇晶閘管的額定電壓，即

UTn=(2～3)UTM(1-3)2.按電流有效值相等的原則進(jìn)行換算，選擇晶閘管的額定電流即

IT=1.57IT(AV)

IT(AV)=IT/1.57

由于晶閘管的過(guò)載能力差，一般在選用時(shí)取(1.5～2)的安全裕量，即

IT(AV)=(1.5～2)ITm/1.57選用晶閘管的原則

例1-1一晶閘管接在220V交流回路中，通過(guò)器件的電流有效值為100A，問(wèn)選擇什么型號(hào)的晶閘管?

解:選擇晶閘管額定電壓UTn=(2～3)UTM=(2～3)×220V=622～933V

按晶閘管參數(shù)系列取800V，即8級(jí)。選擇晶閘管的額定電流

IT(AV)=(1.5～2)IT/1.57=(1.5～2)×100/1.57=95～127A

按晶閘管參數(shù)系列取100A。所以選取晶閘管型號(hào)KPl00-8E。例1-2現(xiàn)有晶閘管型號(hào)為KP50-7，用于某電路中時(shí)，流過(guò)的電流波形如圖所示，試求Im允許多大?解：KP50-7晶閘管允許流過(guò)的電流有效值為

IT=1.57IT(AV)=1.57×50A=78.5A實(shí)際流過(guò)該管的電流有效值

當(dāng)考慮2倍的安全余量時(shí)，Im的允許值為

流過(guò)晶閘管的電流波形例題：220V交流輸入單相半波可控整流電路帶40W白熾燈，確定晶閘管型號(hào)。220V~解：步驟一：

單相半波可控整流電路中，晶閘管可能承受的最大電壓：考慮2~3倍余量：

確定所需晶閘管的額定電壓等級(jí)，因?yàn)殡娐窡o(wú)儲(chǔ)能元器件，因此選擇電壓等級(jí)為7的晶閘管可以滿足正常工作的需要。步驟二：

根據(jù)白熾燈的額定值計(jì)算出其阻值大小：步驟三：

在單相半波相控整流電路中，當(dāng)a=0時(shí)，即晶閘管陽(yáng)極A與陰極K之間一承受正向電壓立即觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)（相當(dāng)于二極管），流過(guò)晶閘管的電流最大。

根據(jù)對(duì)于電路的分析可以看出流過(guò)晶閘管的電流與流過(guò)負(fù)載白熾燈的電流相同。

流過(guò)晶閘管的電流最大時(shí)的波形為正弦半波，電流的有效值是平均值的1.57倍（波形系數(shù)）。流過(guò)晶閘管的電流最大值為：

根據(jù)課本13頁(yè)表1-2公式可知，流過(guò)晶閘管電流的有效值：

根據(jù)課本14頁(yè)選取晶閘管額定電流的公式1-4，可知：

因?yàn)殡娐窡o(wú)儲(chǔ)能元器件，因此選擇額定電流為1A的晶閘管就可以滿足正常的工作了。

由以上分析可以確定晶閘管應(yīng)選用的型號(hào)為：KP1-7一、外形上判別極性螺栓型：螺栓為陽(yáng)極，粗辮子為陰極，細(xì)辮子為門(mén)極平板型：靠近門(mén)極的為陰極小電流塑封型：3個(gè)電極的引腳是一致的二、萬(wàn)用表測(cè)量極性和好壞

AK正反向電阻（RAK/RKA）：數(shù)百K

AG正反向電阻（RAG/RGA）：數(shù)百K

GK正反向電阻（RGK/RKG）：數(shù)十～數(shù)百但RGK<RKG（RKG為內(nèi)部旁路電阻）注意:紅表筆接的是萬(wàn)用表電源負(fù)極,

黑表筆接的是萬(wàn)用表電源正極。晶閘管的測(cè)試

§2.4晶閘管的檢測(cè)及判別方法如何用萬(wàn)用表判定晶閘管的3個(gè)電極？步驟一：選擇萬(wàn)用表的R100檔步驟二：判定門(mén)極步驟三：判定陽(yáng)極和陰極

不能使用萬(wàn)用表的高阻檔（10K），以防表內(nèi)高壓電池?fù)舸┚чl管。

萬(wàn)用表黑表筆（內(nèi)部電池正端）接某一電極，紅表筆依次觸碰另外兩個(gè)電極。假如一次阻值很小，約幾百歐，另一次電阻很大，約幾千歐，說(shuō)明黑表筆接的是門(mén)極。否則，換其他電極進(jìn)行以上實(shí)驗(yàn)，直到找到門(mén)極。

在步驟二中，電阻小的那次測(cè)量中，紅表筆接的是陰極K；阻值大的那次測(cè)量中，紅表筆接的是陽(yáng)極A。三、晶閘管的單相可控性測(cè)試晶閘管的單相可控性測(cè)試10VLVTS序號(hào)器件名稱參數(shù)1燈泡L2晶閘管VTBT169S斷開(kāi)，VT截止，燈L熄滅；S閉合，VT導(dǎo)通，燈L點(diǎn)亮。四、萬(wàn)用表檢測(cè)晶閘管的觸發(fā)能力

以下方法都采用萬(wàn)用表的1KW檔。因?yàn)榇藭r(shí)電池電壓僅為1.5V，低于UG值（一般約為2.5-4V）,故不會(huì)損壞晶閘管。方法一：1.按照右圖連接電路，開(kāi)關(guān)可以用一根導(dǎo)線代替；

2.先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S，此時(shí)晶閘管未導(dǎo)通，測(cè)出電阻值較大；

3.閉合開(kāi)關(guān)S，門(mén)極與陽(yáng)極短路，使門(mén)極電位升高，相當(dāng)于加上觸發(fā)電壓，晶閘管導(dǎo)通，阻值為幾到幾十歐姆；

4.再次斷開(kāi)開(kāi)關(guān)