专题5 晶闸管（讲义）-山东省（春季高考）电子技术类《模拟电子基础及应用》考纲讲练测

编写说明：本专辑为山东省（春季高考）电子技术类《模拟电子基础及应用考纲讲练测》，严格依据山东省春季高考考试大纲（专业课）电子技术类考试范围及要求编写，精准对标考纲，兼顾考点覆盖与实战应用。每套讲练测提供讲义、课件、练习三大配套教学文件，贯穿九大核心环节：考点解读、思维导图、知识梳理、背诵环节、常考题、高考真题、课堂练习、课堂小结及课后测验，形成“讲-练-测-评”闭环式教学与复习逻辑，助力考生夯实基础、突破重难点。 山东省电子技术类 《模拟电子基础及应用考纲讲练测》 专题5 晶闸管 讲义 [考点解读] 1．了解单向晶闸管的结构和主要参数，掌握其工作特性。 2.会使用万用表检测单向晶闸管。 [思维导图] [知识梳理] 1 晶闸管的基本结构 （1）定义 晶闸管是一种以弱电来控制强电的电子元件，具有反向阻断性、正向阻断性及正向可控导通性，广泛应用于可控整流、交流调压、调速、无触点交直流开关等电路中。 （2）结构 单向晶闸管由四层半导体（P—N—P—N）交替叠合而成，形成三个PN结，有三个电极（阳极A、阴极K、门极G），内部可等效为一个PNP型晶体管和一个NPN型晶体管的组合。 四层结构从阳极到阴极依次为：P—N—P—N。 三个PN结从阳极到阴极依次为：J1、J2、J3。 （3）三个电极 晶闸管引出三个电极： ① 阳极（A）：由第一层P型半导体引出。 ② 阴极（K）：由第四层N型半导体引出。 ③ 门极（G）（又称控制极）：由中间P型半导体引出。 （4）晶闸管的符号 晶闸管的文字符号用"V"或"SCR"表示，图形符号中有一个从门极指向阴极的箭头。 易错提醒：晶闸管由四层半导体、三个PN结组成，而不是三个半导体层或两个PN结。 2 晶闸管的工作特性 晶闸管具有反向阻断性、正向阻断性及正向可控导通性三种工作特性。 （1）反向阻断性 晶闸管加反向电压时，无论控制极有无触发电压，晶闸管均不导通。 （2）正向阻断性 晶闸管加正向电压但控制极不加触发电压时，晶闸管不导通。 （3）正向触发导通 ① 导通条件：晶闸管导通必须具备两个条件： a. 阳极（A）与阴极（K）之间加正向电压（UAK > 0）。 b. 门极（G）与阴极（K）之间加适当的正向触发电压（UGK > 0）。 ② 导通后门极失去控制作用：晶闸管一旦导通后，门极（G）将失去控制作用。即使撤去门极触发信号，只要阳极电流大于维持电流，晶闸管仍能维持导通状态。 （4）关断条件 要使晶闸管关断，必须满足以下条件之一： ① 去掉阳极电压或阳极加负极性电压（UAK < 0）。 ② 减小阳极电压，使晶闸管中的电流小于维持电流 IH。 考点总结：晶闸管导通的条件是UAK > 0且UGK > 0；导通后门极失去作用；关断条件是IA < IH或加反向电压。这三个特性是考试的高频考点。 3 晶闸管的主要参数 为了正确选择和使用晶闸管，必须了解其主要参数。 （1）额定电压 UTN 额定电压是指正向重复峰值电压 UDRM和反向重复峰值电压 URRM中较小的一个电压值。选择时应留有安全裕量，一般应使晶闸管的额定电压 UTN 比实际工作的峰值电压 UTM 大 2～3 倍，即 UTN ≥ (2～3) UTM。 （2）额定电流 IT(AV) 晶闸管允许通过的工频正弦半波电流的平均值。由于晶闸管的过载能力有限，在选用时至少要考虑 1.5～2 倍的电流裕量。 （3）通态平均电压 UT(AV) 晶闸管通过额定正弦半波电流时，阳极与阴极之间的平均电压，也称管压降。其值很小，一般在1V以下。通态平均电压组别共9级，分别用A～I表示，对应0.4～1.2V。例如：A级 UT(AV) ≥ 0.4V，B级 0.4V < UT(AV) ≤ 0.5V。 （4）维持电流 IH 晶闸管由导通到阻断维持导通所需的最小阳极电流。当晶闸管的正向电流小于这个电流时，晶闸管将自动关断。 （5）擎住电流 IL 指晶闸管刚从断态转入通态并去掉触发信号后，能维持导通所需的最小电流。通常 IL 约为 IH 的 2～4 倍。 考点总结：晶闸管的主要参数包括额定电压 UTN（取UDRM和URRM中较小者）、额定电流 IT(AV)、通态平均电压 UT(AV)（管压降）、维持电流 IH、擎住电流 IL。 4 晶闸管的型号标注 晶闸管的型号标注格式为： 例如：KP100-12G ① KP：普通晶闸管。 ② 100：额定电流为100A。 ③ 12：额定电压为1200V（12×100）。 ④ G：管压降为1V（G级对应0.9V < UT(AV) ≤ 1.0V）。 易错提醒：型号中额定电压的数字乘以100即为实际电压值，如12表示1200V。 5 晶闸管的检测 用指针式万用表可以检测单向晶闸管的极性、质量和触发能力。 （1）管脚极性判别 测试晶闸管的极性应选用万用表的 R×100 档。 ① 当测出某两个电极之间的阻值相差不大时，这两个电极是门极G和阴极K，剩下的一个是阳极A。 ② 其中阻值较小的一次，黑表笔触及的是门极G。 （2）质量判定 在正常情况下，晶闸管各引脚间的电阻应符合以下规律： ① G、K是一个PN结，具有PN结特性（正向导通、反向截止）。 ② G、A和A、K之间存在反向串联的PN结，故其间电阻值均为无穷大。 ③ 若G、K之间正反向电阻都等于零，或G、A和A、K之间正反向电阻都很小，说明晶闸管内部击穿短路。 ④ 若G、K之间正反向电阻都为无穷大，说明晶闸管内部断路。 （3）触发能力判定 将万用表置于R×1档，红表笔接阴极K，黑表笔接阳极A。 ① 表针应不动（晶闸管处于阻断状态）。 ② 在黑表笔接A的瞬间碰触门极G（给G加上触发信号）。 ③ 万用表指针向右偏转，说明单向晶闸管已经导通。 ④ 断开门极G与黑表笔的接触，晶闸管仍继续保持导通状态，说明晶闸管质量好。 易错提醒：检测晶闸管极性应选用R×100档；检测触发能力应选用R×1档。黑表笔接A极、红表笔接K极时，若万用表指针发生偏转，说明晶闸管已被击穿损坏。 [背诵环节] 1. 晶闸管的基本结构是怎样的？ 【答案】 晶闸管由四层半导体（P—N—P—N）交替叠合而成，形成三个PN结，引出三个电极：阳极A、阴极K、门极G。内部可等效为一个PNP型晶体管和一个NPN型晶体管的组合。 2. 晶闸管的导通条件和关断条件分别是什么？ 【答案】 导通条件：① 阳极与阴极之间加正向电压（UAK > 0）；② 门极与阴极之间加适当的正向触发电压（UGK > 0）。关断条件：① 去掉阳极电压或阳极加反向电压；② 减小阳极电压使晶闸管中的电流小于维持电流IH。 3. 晶闸管导通后门极还起作用吗？ 【答案】 晶闸管一旦导通后，门极（G）将失去控制作用。即使撤去门极触发信号，只要阳极电流大于维持电流，晶闸管仍能维持导通状态。 4. 晶闸管的额定电压是如何确定的？ 【答案】 晶闸管的额定电压是指正向重复峰值电压UDRM和反向重复峰值电压URRM中较小的一个电压值。选择时应留有安全裕量，一般应使晶闸管的额定电压比实际工作的峰值电压大2～3倍。 5. 晶闸管的主要参数有哪些？ 【答案】 晶闸管的主要参数包括：额定电压UTN、额定电流IT(AV)、通态平均电压UT(AV)（管压降）、维持电流IH、擎住电流IL。 6. 晶闸管型号KP100-12G中各部分代表什么含义？ 【答案】 KP表示普通晶闸管；100表示额定电流为100A；12表示额定电压为1200V；G表示管压降为1V（G级）。 [常考题] 1. 普通晶闸管三个电极分别用字母（　　　）表示。 A. E、B、C B. A、K、G C. E、B、B2 D. T、T2、G 【答案】 B 2. 晶闸管导通后，流过晶闸管的电流取决于（　　　）。 A. 晶闸管的管压降 B. 晶闸管的额定电流 C. 控制极电压 D. 阳极电压和负载阻抗 【答案】 D 3. 晶闸管导通后，门极将（　　　）。 A. 失去控制作用 B. 仍起控制作用 C. 必须一直加触发信号 D. 只能控制关断 【答案】 A 4. 要使导通的晶闸管关断，必须使其阳极电流减小到低于（　　　）。 A. 额定电流 B. 擎住电流 C. 阳极电流 D. 维持电流 【答案】 D 5. 晶闸管加反向电压时，无论控制极有无触发电压，晶闸管均（　　　）。 A. 导通 B. 不导通 C. 击穿 D. 放大 【答案】 B 6. 型号为KP100-7G的晶闸管中，数字7的含义是（　　　）。 A. 额定电流为7A B. 额定电流为700A C. 额定电压为7V D. 额定电压为700V 【答案】 D [高考真题] 1. （单项选择题）关于普通晶闸管结构，说法正确的是（　　　）。 A. 4层3端半导体器件，有2个PN结 B. 4层2端半导体器件，有3个PN结 C. 4层3端半导体器件，有3个PN结 D. 4层2端半导体器件，有2个PN结 【答案】 C 2. （单项选择题）晶闸管导通条件中加正极性电压的是（　　　）。 A. 只有阳极 B. 只有门极 C. 阳极和门极 D. 阴极和门极 【答案】 C 3. （单项选择题）关于晶闸管，说法错误的是（　　　）。 A. 具有反向阻断能力 B. 导通后门极失去控制作用 C. 具有正向阻断能力 D. 导通后门极仍起控制作用 【答案】 D 4. （单项选择题）晶闸管的关断条件是（　　　）。 A. 加反向控制极电压 B. 去掉控制极电压 C. 阳极电流低于维持电流 D. 阳极和控制极均加正极性电压 【答案】 C 5. （单项选择题）构成单向晶闸管的PN结数目是（　　　）。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 【答案】 C 6. （单项选择题）关于晶闸管的导通，说法正确的是（　　　）。 A. 阴极和阳极间加正向电压 B. 阴极和门极间加正向电压 C. 阳极电流小于维持电流 D. 晶闸管导通后门极失去作用 【答案】 D 7. （单项选择题）用万用表测量一只小功率晶闸管，当晶闸管导通后，开关S断开，若晶闸管品质很好，则万用表指针将（　　　）。 A. 原位置不动 B. 原位置摆动 C. 偏转到零欧姆 D. 返回到无穷大 【答案】 A 8. （单项选择题）普通晶闸管有（　　　）。 A. 两个电极、两个PN结 B. 三个电极、三个PN结 C. 四个电极、四个PN结 D. 三个电极、两个PN结 【答案】 B [课堂练习] 1. 晶闸管是一种以弱电来控制强电的电子元件，具有（　　　）特性。 A. 反向阻断性 B. 正向阻断性 C. 正向可控导通性 D. A、B、C都是 【答案】 D 【解析】 晶闸管具有反向阻断性、正向阻断性及正向可控导通性三种特性。 2. 晶闸管内部可等效为（　　　）。 A. 两个二极管 B. 一个PNP型晶体管和一个NPN型晶体管的组合 C. 两个三极管 D. 三个二极管 【答案】 B 【解析】 晶闸管内部可等效为一个PNP型晶体管和一个NPN型晶体管的组合。 3. 用万用表判别普通晶闸管管脚极性时应选用（　　　）档。 A. R×1 B. R×10 C. R×100或R×1k D. R×10k 【答案】 C 【解析】 测试晶闸管的极性应选用万用表的R×100档（R×1k档也可）。 4. 晶闸管导通后，如果断开阳极电压，晶闸管将（　　　）。 A. 继续导通 B. 关断 C. 击穿 D. 放大 【答案】 B 【解析】 去掉阳极电压或阳极加负极性电压，晶闸管将关断。 5. 在选用晶闸管时，至少要考虑（　　　）倍的电流裕量。 A. 1～2 B. 1.5～2 C. 1.8～2.5 D. 2～3 【答案】 B 【解析】 由于晶闸管的过载能力有限，在选用时至少要考虑1.5～2倍的电流裕量。 6. 晶闸管导通后，门极失去控制作用，但仍能维持导通，是因为（　　　）。 A. 放大作用 B. 正回馈作用 C. 负反馈作用 D. 开关作用 【答案】 B 【解析】 晶闸管导通后可以维持导通状态，是因为管子本身存在正回馈作用。 7. 晶闸管承受正反向峰值电压值为311V，为安全起见，晶闸管应选为（　　　）。 A. KP20-3 B. KP400-4 C. KP700-3 D. KP20-7 【答案】 D 【解析】 额定电压应比实际峰值电压大2～3倍，311×2=622V，311×3=933V，应选700V（型号中7表示700V）。 8. 当晶闸管的G、K之间正反向电阻都等于零，说明晶闸管（　　　）。 A. 正常 B. 内部断路 C. 内部击穿短路 D. 触发能力良好 【答案】 C 【解析】 若G、K之间正反向电阻都等于零，说明晶闸管内部击穿短路。 9. 晶闸管的擎住电流IL与维持电流IH的关系是（　　　）。 A. IL约为IH的2～4倍 B. IL约为IH的一半 C. IL等于IH D. IL约为IH的5～10倍 【答案】 A 【解析】 擎住电流IL通常约为维持电流IH的2～4倍。 10. 通态平均电压组别中，A级对应的管压降为（　　　）。 A. UT(AV) ≥ 0.4V B. 0.4V < UT(AV) ≤ 0.5V C. 0.5V < UT(AV) ≤ 0.6V D. 0.9V < UT(AV) ≤ 1.0V 【答案】 A 【解析】 A级：UT(AV) ≥ 0.4V，B级：0.4V < UT(AV) ≤ 0.5V。 11. 用万用表检测晶闸管触发能力时，应将万用表置于（　　　）档。 A. R×1 B. R×10 C. R×100 D. R×1k 【答案】 A 【解析】 检测晶闸管触发能力时，应将万用表置于R×1档。 12. 若晶闸管G、K之间正反向电阻都为无穷大，说明晶闸管（　　　）。 A. 正常 B. 内部断路 C. 内部击穿短路 D. 触发能力良好 【答案】 B 【解析】 若G、K之间正反向电阻都为无穷大，说明晶闸管内部断路。 [课堂小结] 一、晶闸管的基本结构 ① 四层半导体：P—N—P—N ② 三个PN结：J1、J2、J3 ③ 三个电极：阳极A、阴极K、门极G ④ 内部等效：PNP型晶体管和NPN型晶体管的组合 二、晶闸管的工作特性 ① 反向阻断性：加反向电压时不导通 ② 正向阻断性：加正向电压但无触发信号时不导通 ③ 导通条件：UAK > 0且UGK > 0 ④ 导通后门极失去控制作用 ⑤ 关断条件：IA < IH或加反向电压 三、晶闸管的主要参数 ① UTN（额定电压）：取UDRM和URRM中较小者 ② IT(AV)（额定电流）：正弦半波电流平均值 ③ UT(AV)（通态平均电压）：管压降 ④ IH（维持电流）：维持导通的最小电流 ⑤ IL（擎住电流）：约为IH的2～4倍 四、晶闸管的型号与检测 ① 型号：KP 额定电流 — 额定电压 管压降组别 ② 极性判定：R×100档，阻值较小一次黑表笔为G极 ③ 质量判定：G-K为PN结，G-A和A-K电阻为无穷大 ④ 触发能力判定：R×1档，短接A和G 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $