1.4 晶闸管（课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（人邮版）

1.4 晶闸管 晶闸管全称硅晶体闸流管，又称可控硅整流元件。它是一种大功率半导体器件，是目前半导体器件从弱电进入强电领域，制造技术最成熟、应用最广泛的器件之一。 随着大功率电子器件的迅速发展，电力电子技术这门新兴的学科也逐步形成，并将广泛应用于生产和日常生活各领域中。 晶闸管品种很多，普通类型有单向晶闸管和双向晶闸管，特种类型有快速晶闸管、可关断晶闸管等，这里介绍普通晶闸管。 1.4.1 单向晶闸管结构及导电特性 1．结构 晶闸管是用硅材料制成的半导体器件。单向晶闸管是由P型和N型半导体交替叠合而成的P-N-P-N 4层半导体元件，具有3个PN结和3个电极。 图1.30（a）所示为晶闸管的外形，有螺栓式、平板式和塑封式3种，图1.30（b）所示为晶闸管的结构，图1.30（c）所示为其图形符号，晶闸管的文字符号为VS。 图1.30 晶闸管的外形结构和图形符号 单向晶闸管的结构图中，P1引出的电极为阳极（A），N2引出的电极为阴极（K），P2引出的电极为控制极（G）。3个PN结分别为J1、J2和J3。 单向晶闸管的图形符号与二极管相似，只是在其阴极处增加一个控制极，表明其导通的条件除了和二极管一样需要正向偏置的电压外，还需另外增加一个条件，那就是要有控制信号。 2．导电特性 单向晶闸管可以理解为一个受控制的二极管，由其图形符号可见，它也具有单向导电性，不同之处是除了应具有阳极与阴极之间的正向偏置电压外，还必须给控制极加一个足够大的控制电压，在这个控制电压作用下，晶闸管就会像二极管一样导通了。一旦晶闸管导通，控制电压即使取消，也不会影响其正向导通的工作状态。 晶闸管单向导电性可用图1.31所示实验电路验证。 图1.31 晶闸管导电性实验图 知识探究 实验说明无控制信号时，指示灯均不亮，即晶闸管不导通（阻断）；当阳极、控制极均正偏时，指示灯亮，即晶闸管导通；若二者有一个反偏时指示灯不亮，即晶闸管不导通；指示灯亮后，如果撤掉控制电压，指示灯仍亮，即晶闸管仍然导通。 归纳 要使晶闸管由阻断状态变为导通状态，必须在晶闸管上加正向电压的同时，在控制极上加一定大小的正向电压（这个电压称为触发电压），这样才能使晶闸管导通，一旦晶闸管导通，控制极就失去控制作用。 3．主要参数 ① 额定通态平均电流IF。指晶闸管允许通过的工频正弦半波电流的平均值。 ② 通态平均管压降UF。指晶闸管正向导通状态下阳极和阴极两端的平均电压降，一般为0.6～1.2V。 ③ 维持电流IH。维持晶闸管导通状态所需的最小阳极电流。 ④ 最小触发电压UG。指晶闸管正向偏置情况下，为使其导通而要求控制极所加的最小触发电压，一般为1～5V。 1.4.2 双向晶闸管 1．结构 双向晶闸管是一种新型的半导体三端器件，它具有相当于两个单向晶闸管反向并联工作的作用。 图1.32所示为双向晶闸管的实物图和图形符号。 符号中的T1、T2称为两个主电极，无所谓阳极和阴极之分，G仍为控制极。 （a）实物图 （b）图形符号 图1.32 双向晶闸管的外形和符号 2．导电特性 双向晶闸管具有比较对称的正、反向伏安特性。若控制极加正极性触发信号，双向晶闸管导通，电流方向是从T2流向T1；若控制极加负极性触发信号，双向晶闸管导通，电流方向是从T1流向T2。 由此可见，双向晶闸管只用一个控制极，就可以控制它的正向导通和反向导通。 归纳 双向晶闸管不管它的控制极电压极性如何，它都可能被触发导通。 $$