《电子技术基础与技能》项目九 晶闸管及其应用电路（举一反三考点练）讲义

举一反三考点练 《电子技术基础与技能》晶闸管及其应用电路-讲义 知识点一 晶闸管 一、单向晶闸管 (1)单向晶闸管的结构与符号 单向晶闸管的外形有平面型、螺栓型和小型塑封型等几种。单向晶闸管有三个电极：阳极A、阴极K和控制极G。它的内部结构包含四层半导体材料构成的三个PN结(J₁、J₂、J₃)。 单向晶闸管的内部结构和电路符号如图所示。 (2)单向晶闸管的工作特点 ① 单向晶闸管导通必须具备两个条件：一是晶闸管阳极与阴极间接正向电压；二是控制极与阴极之间也要接正向电压。 ② 晶闸管一旦导通后，去掉控制极电压时，晶闸管仍然导通。 ③ 导通后的晶闸管若要关断时，必须将阳极电压降低到一定程度。 ④ 晶闸管具有控制强电的作用，即利用弱电信号(即触发信号)对控制极的作用，就可使晶闸管导通去控制强电系统。 二、双向晶闸管 由于双向晶闸管具有正、反向都能控制导通的特性，并且又有触发电路简单，工作稳定可靠等优点，因此在无触点交流开关电路中经常使用。 (1)双向晶闸管的结构与符号 双向晶闸管是由制作在同一硅单晶片上，有一个控制极的两只反向并联的单向晶闸管所构成。它是N-P-N-P-N五层三端半导体器件，也有三个电极，但它没有阴、阳极之分，而统称为主电极T₁和 T₂，另一个电极G为控制极。 双向晶闸管的结构与符号如图所示。 (2)双向晶闸管的工作特点 双向晶闸管的主电极T₁、T₂无论加正向电压还是反向电压，其控制极G的触发信号无论是正向还是反向，它都能被“触发”导通。由于双向晶闸管具有正、反两个方向都能控制导通的特性，所以主电极间电压不像单向晶闸管那样是直流形式，而是交流形式。 单向晶闸管导通的条件是（ ） A. 阳极与阴极间接正向电压，控制极与阴极间接上电压 B. 阳极与阴极间接有电压，控制极与阴极间接正向电压 C. 阳极与阴极间接反向电压，控制极与阴极间接正向电压 D. 阳极与阴极间接正向电压，控制极与阴极间接正向电压 【答案】D 【解析】单向晶闸管导通必须具备两个条件：一是晶闸管阳极与阴极间接正向电压；二是控制极与阴极之间也要接正向电压。故D正确。 1. 双向晶闸管的功能相当于（ ） A. 一对反向并联的二极管 B. 一对同向串联的单向晶闸管 C. 一对反向并联的单向晶闸管 D. 一对同向并联的单向晶闸管 【答案】C 2. 单结晶体管有（ ） A. 两个PN结，两个基极 B. 三个PN结，两个基极 C. 一个PN结，两个基极 D. 一个PN结，一个基极 【答案】C 3. 下列使单向晶闸管由导通转为阻断的方法中不正确的是（ ） A. 切断控制极电源 B. 切断阳极电源 C. 使阳极电源极性相反 D. 使阳极电流小于晶闸管的维持电流 【答案】A 1. 要使单向晶闸管导通，必须满足（ ） A. 加正向电压 B. 加触发电压 C. 加正向电压的同时加触发电压 D. 加正偏电压 【答案】C 2. 关于双向晶闸管，下列说法正确的是（ ） A. 只要存在触发信号和主电极电压；晶闸管就导通 B. 加正向触发信号，只能正向导通；加反向触发电压，只能反向导通 C. 控制极无触发信号，双向晶闸管也可以导通 D. 只要存在触发信号电压，晶闸管就导通 【答案】A 3. 晶闸管与普通二极管（ ） A.正向特性相似 B.反向特性相似 C.反向特性相似，正向特性相似但分条件而定 D.可能导通 【答案】C · 晶闸管俗称可控硅，它是一种能控制强电的半导体器件。常用的晶闸管有单向和双向两大类。 · 由于晶闸管具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、使用方便等优点，它已广泛应用于各种无触点开关电路及可控整流设备中。 知识点二 晶闸管触发电路 一、单向晶闸管触发电路 单向晶闸管的触发电路常用一种称为单结晶体管组成的脉冲电路。 单结晶体管的结构和符号如图所示。它有三个电极：发射极E、第一基极B₁、第二基极B₂, 只有一个PN结，所以称为单结晶体管，或双基极二极管。图中发射极箭头指向B₁极，表示经 PN 结的电流只流向B₁极。 单结晶体管的型号有BT31、BT32、BT33、BT35等。 二、双向晶闸管触发电路 双向晶闸管触发电路一般有双向二极管触发电路、RC触发电路、晶体管组合触发电路以及氖管触发电路等几种。 如图所示为双向二极管触发电路，VT₁ 为双向二极管(2CTS)，VT₂为双向晶闸管，R₁为负载，当交流电源处于正半周时，电源通过R₁、Rp向电容C充电，电容C上的电压极性为上正下负。当这个电压增高到双向二极管的导通电压时，VT₁突然导通，使双向晶闸管的控制极G和主电极T₁间得到一个正向触发脉冲，晶闸管导通。而后当交流电源过零的瞬间，双向晶闸管自行阻断；当交流电源处于负半周时，电源电压对电容C反向充电，C上的极性为下正上负，当电压值达到VT₁的转折电压时，双向二极管突然反向导通，使双向晶闸管得到一个反向触发信号，双向晶闸管也导通。调节Rp的值，即可改变电容的充电时间常数，从而改变脉冲出现时刻，也就改变了晶闸管的导通角。 能用光信号触发导通的晶闸管称为（ ） A.光电管 B.发光管 C.光控晶闸管 D. 可关断晶闸管 【答案】C 【解析】光控晶闸管是用光信号触发导通的晶闸管，有光照射后，光控晶闸管便由阻断状态转换为导通状态，故C正确。 1. 触发信号一般采用 形式（ ） A.交流 B. 直流 C. 脉冲 D.正弦波 【答案】C 2. 晶闸管整流电路中，将触发信号出现的时间间隔调大，则输出直流电压将（ ） A. 增大 B. 下降 C. 不改变 D. 略有增加 【答案】B 3. 晶闸管两端突然加上一个正向电压，晶闸管（ ） A. 导通 B. 截止 C. 如果超过转折电压就导通 D. 可能导通 【答案】B 1. 单结晶体管触发电路中的电容C主要作用是（ ） A. 提供直流电源 B. 储存触发能量 C. 保护单结晶体管 D. 滤波 【答案】B 2. 晶闸管由导通变为关断的充要条件是（ ） A. 流过晶闸管的电流小于维持电流 B. 去掉触发电压 C. 改变电源极性 D. 改变负载大小 【答案】A 3. 双向晶闸管触发电路中， 电路不是常见的触发方式（ ） A. 双向二极管触发电路 B. RC触发电路 C. 变压器触发电路 D. 晶体管组合触发电路 【答案】C · 晶闸管的导通，除了在阳极和阴极之间加正向电压外，还必须在控制极加正向触发电压。 · 提供正向触发电压的电路称为触发电路。加触发电压后，晶闸管一旦导通，则去掉触发电压，晶闸管亦不会截止。 知识点三 晶闸管应用电路 一、单相半波可控整流电路 电路图和整流波形图如图所示。 (1)控制角α:晶闸管在正向阳极电压作用下不导通的电角度。 (2)导通角θ:晶闸管导通时间对应的电角度。 (3)整流原理：晶闸管承受正向阳极电压，再加入正向触发电压vg就导通。改变触发信号的电角度α的大小，就可以调节输出直流电压的大小，故称为可控整流。 (4)输出电压平均值： 二、单相桥式可控整流电路 电路图和整流波形图如图所示。 整流原理：桥式整流输出电压，对晶闸管VT而言是正向电压，只要触发电压vg到来，VT即可导通。如忽略它的正向压降，则负载电压v₁将与v₂对应部分基本相等。当v₂经过零值时，晶闸管自行关断，在v₂的第二个半周中，电路将重复第一半周的情况。 三、特殊晶闸管及其应用 (1)可关断晶闸管 特性：利用正脉冲加入控制极使之导通，用负脉冲加入控制极能使其截止。 应用场合：常用于高压直流开关、高压脉冲发生器及过流保护电路等装置上。 (2)快速晶闸管 特性：触发导通及关断所需的时间很短，在几微秒以下。应用场合：广泛应用于中频逆变器和直流斩波器中。 (3)光控晶闸管 特性：有光照射后，光控晶闸管便由阻断状态转为导通状态。类型：无控制极的光控晶闸管、有控制极的光控晶闸管。 应用场合：光控自动路灯、光控电子开关、自动化生产监控设备等电子产品。 下列关于光控晶闸管的表述错误的是（ ） A. 导通的光控晶闸管，无光照时仍能维持导通 B. 导通的光控晶闸管，无光照时就由导通转为关断 C. 导通的光控晶闸管，去掉阳极正电压能使之关断 D. 光照能触发光控晶闸管进入导通状态 【答案】B 【解析】光照能触发光控晶闸管进入导通状态，导通的光控晶闸管，无光照时仍能维持导通，导通的光控晶闸管，去掉阳极正电压能使之关断，故A、C、D正确，B错误。 1. 单相桥式可控整流电路的输入交流电压有效值为220 V, 通过改变控制角α的大小，可使输出电压的平均值V在 的范围内变化（ ） A.0～110V B.0～99V C.0～198V D.0～220V 【答案】C 2. 晶闸管整流电路输出电压的改变是通过 来实现的（ ） A. 调节触发电压高低 B. 调节电源电压大小 C. 调节阳极电压大小 D. 调节控制角大小 【答案】D 3. 以下整流电路中，输出直流电压可以调整的是（ ） A. 桥式整流 B. 半波整流 C. 晶闸管整流 D. 全波整流 【答案】C 1. 在桥式整流电路中，与负载串联一只晶闸管是为了（ ） A. 控制输出电压峰值 B. 控制输出电压平均值 C. 控制输出电压平均值 D. 整流 【答案】B 2. 快速晶闸管的型号常用 表示（ ） A. KP B. KS C. BT D. KK 【答案】D 3. KK-300-10-6型号晶闸管的开关时间小于（ ） A. 6μs B. 60μs C. 10μs D. 10 ms 【答案】B · 可控整流电路是指整流出来的电压可以控制的整流电路，整个电路可以分为整流主电路和触发电路两部分。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$