晶闸管结构与工作原理在大功率变频技术中的应用.doc

晶闸管又叫可控硅(SCR),自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族,它的主要成员有单向晶闸管,双向晶闸管,光控晶闸管,逆导晶闸管,可关断晶闸管,快速晶闸管,等等。晶闸管是一种大功率半导体器件,它的最大特点是容量大,电压高,损耗小,控制灵便,是大功率变频技术较理想器件。


它有三个电极,螺旋那一端是阳极a的引出端,并利用它与散热器固定;另一较粗的引线为阴极k,较细的引线则为控制极g。容量更大的晶闸管一般采用平板式,可带风冷或水冷散热器,容量较小的晶闸管与大功率二极管外形相似,只是多了一个控制极。晶闸管的内部结构由PNPN四层半导体构成,中间形成三个PN结:J1,J2,,从上层引出阴极,由中间的P2层引出控制极。
晶闸管就如二极管一样,具有单向导电特性,电流只能从阳极流向阴极,当元件加以反向电压,只有极小的反向漏电流从阴极流向阳极,晶闸管处于反向阻断状态.
晶闸管不同于二极管,还具有正向导通的可控特性。当元件加上正向电压时,元件还不能导通,呈正向阻断状态,这是二极管所不具有的。

晶闸管在工作过程中,阳极A,阴极K和电源,负载相连,组成了晶闸管的主电路,门板G,阴极K和控制装置相连,组成了晶闸管的控制电路(或称触发电路)。当阳―阴极间加正向电压VAK(EA),同时控制栅极―阴极间加正向电压VGK(EG)时,就产生控制极电流IG(即IB2),经T2放大后,形成集电极电流IC2=β2*IB2,这个电流又是T1的基极电流,即,IB1=IC2同样经T1放大,产生集电极电流IC1=β1*β2*IB2,此电流又作为T2的基极电流再行放大,如此循环往复,形成正反馈过程,从而使晶闸管完全导通(电流的大小由外加电源电压和负载电阻决定)这个导通过程是在极短的时间内完成的,一般不超过几微秒,称为触发导通过程。导通后即使去掉EG,,EG只起触发导通的作用,一经触发后,EG不管存在与否,晶闸管仍将导通。
导通时,~。值得注意的是,如果因外电路负载电阻增加或电源电压EA减小使阳极电流降低到小于某一数值IH时,则使T1和T2管脱离饱和状态,即T1和T2管的集电极―发射极压降增高,使阳极电流进一步减小,,即晶闸管呈阻断状态。,则阳极电流降到零,晶闸管即自行阻断。

晶闸管在大功率变频技术中的应用主要是进行电力变换及控制,按其功能有以下几种类型:
(1)可控整流
利用晶闸