電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能第7單元__晶閘管及其應(yīng)用電路

1、中等職業(yè)教育課程改革國家規(guī)劃新教材PPT電子技術(shù)基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能與技能人民郵電出版社人民郵電出版社第第7 7單元單元 晶閘管及其應(yīng)用電路晶閘管及其應(yīng)用電路v 了解晶閘管的基本結(jié)構(gòu)、符號、引腳排列。v 了解晶閘管的工作特性。v 了解單結(jié)管的基本結(jié)構(gòu)、符號、引腳排列。v 了解單結(jié)管組成的觸發(fā)電路及作用。v 會組裝調(diào)試家用調(diào)光臺燈電路。晶閘管的使用1晶閘管電路的應(yīng)用晶閘管電路的應(yīng)用2技能實訓(xùn)技能實訓(xùn) 3第第1 1節(jié)節(jié)晶閘管的使用 一、晶閘管的結(jié)構(gòu)及特性 二、特殊晶閘管一、晶閘管的結(jié)構(gòu)及特性一、晶閘管的結(jié)構(gòu)及特性1晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管的結(jié)構(gòu) 晶閘管的外形如圖7.4 所示。其中，圖7.4（a）所示為

2、小功率晶閘管，圖7.4（b）、（c）所示為大功率晶閘管。晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7.5（a）所示。它有3 個電極：由外層P 區(qū)引出的電極稱為陽極A，由外層N 區(qū)引出的電極稱為陰極K，由中間P 區(qū)引出的電極稱為控制極G（又稱門極）。晶閘管的電路符號如圖7.5（b）所示。2晶閘管的特性晶閘管的特性晶閘管的特性如下。（1）晶閘管具有正向阻斷特性。）晶閘管具有正向阻斷特性。即晶閘管加陽極正電壓+ UA 時，若控制極不加電壓，晶閘管不導(dǎo)通，處于關(guān)斷狀態(tài)。（2）晶閘管具有觸發(fā)導(dǎo)通特性。）晶閘管具有觸發(fā)導(dǎo)通特性。即晶閘管加陽極正電壓+ UA，同時也加控制極正電壓+ UG，晶閘管導(dǎo)通。晶閘管導(dǎo)通后，如果撤銷控制極

3、電壓（斷開S1），晶閘管仍維持導(dǎo)通。（3）晶閘管具有反向阻斷特性。）晶閘管具有反向阻斷特性。即晶閘管加陽極負(fù)電壓-UA 時（陽極接電源負(fù)極，陰極接電源正極），不導(dǎo)通。導(dǎo)通的晶閘管，必須在陽極與陰極之間的電壓降低到0（斷開S2）或陽極加負(fù)電壓時，才關(guān)斷。歸納：歸納：閘管導(dǎo)通的條件是：陽極加正向電壓，同時控制極也加正向觸發(fā)電壓。3晶閘管的主要參數(shù)晶閘管的主要參數(shù)（1）額定電壓（）額定電壓（UD）。）。指允許重復(fù)加在晶閘管兩端的正、反向峰值電壓最小值。（2）通態(tài)平均電壓（）通態(tài)平均電壓（UT(AV)）。）。當(dāng)正向通過正弦半波額定電流時，陽極與陰極間的電壓在一個周期內(nèi)的平均值，習(xí)慣上稱為導(dǎo)通時的管壓降

4、。這個電壓越小越好，一般為0.4 1.2V。（3）通態(tài)平均電流（）通態(tài)平均電流（IT(AV)）。）。簡稱正向電流，指在標(biāo)準(zhǔn)散熱條件和規(guī)定環(huán)境溫度下（不超過40），允許通過工頻（50Hz）正弦半波電流在一個周期內(nèi)的最大平均值。（4）維持電流（）維持電流（IH）。）。指在維持晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通時需要的最小陽極電流。4晶閘管的型號晶閘管的型號 國產(chǎn)晶閘管的型號由5 部分組成：第1 部分用字母“K”表示晶閘管，第2 部分用字母表示器件的類型，第3 部分用數(shù)字表示通態(tài)平均電流，第4 部分用數(shù)字表示額定電壓（有時只標(biāo)注百位數(shù)，即標(biāo)注的數(shù)字需乘以100），第5 部分用字母表示通態(tài)平均電壓的組別，共9 級，從A

5、I分別為0.4 1.2V，字母每延后一個，電壓增加0.1V。在第3 與第4 部分之間，用一個連字符號“-”連接。各組成部分的意義如表7.1 所示。二、特殊晶閘管1快速晶閘管和高頻晶閘管快速晶閘管和高頻晶閘管 快速晶閘管和高頻晶閘管與普通晶閘管沒有本質(zhì)的區(qū)別，只是導(dǎo)通與關(guān)斷的轉(zhuǎn)換速度較快，并且高頻晶閘管的工作頻率較高。典型應(yīng)用有：逆變器、斬波器、感應(yīng)加熱、各種類型的強(qiáng)迫換流器、電焊機(jī)等。2雙向晶閘管雙向晶閘管 雙向晶閘管的3 個電極分別稱為第二陽極A2、第一陽極A1 和控制極G，電路符號如圖7.7所示。3可關(guān)斷晶閘管可關(guān)斷晶閘管 可關(guān)斷晶閘管（GTO）的3 個電極也稱為陽極、陰極和控制極，電路符

6、號如圖7.8 所示。其特點是：在陽極與陰極之間加正向電壓，同時門極與陰極之間有正向觸發(fā)電壓時，才導(dǎo)通；一旦導(dǎo)通之后，即使撤銷門極觸發(fā)電壓也不影響其導(dǎo)通；與普通晶閘管不同的是，在門極加負(fù)電壓時就可關(guān)斷導(dǎo)通的晶閘管?？申P(guān)斷晶閘管的應(yīng)用與普通晶閘管類似，典型應(yīng)用有：交直流開關(guān)、交直流電機(jī)控制、逆變器、變頻器、UPS 電源等。第2節(jié) 晶閘管電路的應(yīng)用 一、晶閘管調(diào)壓電路 二、晶閘管整流電路 三、晶閘管的觸發(fā)電路一、晶閘管調(diào)壓電路1單只晶閘管交流調(diào)壓電路單只晶閘管交流調(diào)壓電路 如圖7.11 所示電路的工作過程為：4 只整流二極管將輸入的正弦交流電變換為單方向脈動的直流電加在晶閘管的陽極與陰極之間，無論觸

7、發(fā)電壓在輸入的正半周還是負(fù)半周加到晶閘管的控制極，都能使晶閘管導(dǎo)通向負(fù)載供電，負(fù)載電壓的波形如圖7.11（b）陰影部分所示。改變觸發(fā)電壓加到控制極的時間（見圖7.11（b）中的t1、t2），即可實現(xiàn)負(fù)載上電壓的調(diào)節(jié)。2兩只反向并聯(lián)晶閘管交流調(diào)壓電路兩只反向并聯(lián)晶閘管交流調(diào)壓電路 兩只反向并聯(lián)的晶閘管構(gòu)成交流調(diào)壓電路如圖7.12 所示。 調(diào)壓過程為：電源電壓ui 的正半周，在t1 時刻將觸發(fā)電壓ug1 加到VD1 管的控制極，VD1 管被觸發(fā)導(dǎo)通，VD2 管承受反向電壓而截止，當(dāng)電源電壓ui 過零時，VD1 管自然關(guān)斷；電源電壓ui 的負(fù)半周，在t2 時刻將觸發(fā)電壓ug2 加到VD2 管的控制極

8、，VD2 管被觸發(fā)導(dǎo)通，VD1 管承受反向電壓而截止，當(dāng)電源電壓ui 過零時，VD2 管自然關(guān)斷。于是，負(fù)載上獲得與如圖7.11（b）陰影部分所示類似的電壓波形，改變觸發(fā)電壓加到控制極的時間便可實現(xiàn)交流調(diào)壓。3雙向晶閘管交流調(diào)壓電路雙向晶閘管交流調(diào)壓電路 雙向晶閘管交流調(diào)壓電路如圖7.13 所示，它實際上是用一只雙向晶閘管替換圖7.12 中的兩只晶閘管實現(xiàn)交流調(diào)壓。 家用調(diào)光臺燈電路本質(zhì)上是一個晶閘管交流調(diào)壓電路，只是交流調(diào)壓電路的負(fù)載是燈泡。如果晶閘管交流調(diào)壓電路的負(fù)載是電風(fēng)扇，則晶閘管交流調(diào)壓電路就是調(diào)速電路。二、晶閘管整流電路1單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路

9、如圖7.14（a）所示。2單相橋式半控整流電路參數(shù)估算單相橋式半控整流電路參數(shù)估算 單相橋式半控整流電路輸出的直流電壓估算公式為式中，Ui 整流電路輸入電壓的有效值； 控制角。 負(fù)載上的直流電流IL 為每只晶閘管、整流二極管流過的電流為晶閘管承受的最高電壓和整流二極管承受的最大反向電壓為三、晶閘管的觸發(fā)電路1單結(jié)管的結(jié)構(gòu)與特性單結(jié)管的結(jié)構(gòu)與特性 單結(jié)管又稱為雙基極二極管，如圖7.16（a）所示。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖7.16（b）所示，由一個PN 結(jié)組成。從N 型硅片上引出的兩個電極分別稱為第一基極B1 和第二基極B2，從PN 結(jié)P區(qū)引出的電極稱為發(fā)射極E。單結(jié)管的電路符號如圖7.16（c）所示。單

10、結(jié)管的特性單結(jié)管的特性如下。（1）單結(jié)管參數(shù)中有一個峰點電壓UP 和一個谷點電壓UV。當(dāng)單結(jié)管的發(fā)射極電壓等于峰點電壓UP 時，單結(jié)管導(dǎo)通。導(dǎo)通之后，當(dāng)發(fā)射電壓減小到谷點電壓UV 時，單結(jié)管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?。?）單結(jié)管發(fā)射極與第一基極之間的電阻RB1 隨發(fā)射極電流增大而變小，具有負(fù)阻特性；發(fā)射極與第二基極之間的電阻RB2 則與發(fā)射極電流無關(guān)。（3）不同的單結(jié)管有不同的UP 和UV。同一個單結(jié)管，若電源電壓UBB 不同，它的UP 和UV也有所不同。2單結(jié)管振蕩電路單結(jié)管振蕩電路單結(jié)管振蕩電路如圖7.17（a）所示，它能產(chǎn)生一系列脈沖，用來觸發(fā)晶閘管。技能實訓(xùn)技能實訓(xùn)1實訓(xùn)目的實訓(xùn)目的（1）學(xué)會識

11、別和選擇單結(jié)晶體管、普通晶閘管。（2）掌握晶閘管調(diào)光臺燈電路的安裝及調(diào)試方法。2器材準(zhǔn)備器材準(zhǔn)備4內(nèi)容與步驟內(nèi)容與步驟（1）根據(jù)圖7.19 所示電路繪制出裝配電路圖，標(biāo)清楚各元件的位置。（2）根據(jù)圖7.19 所示電路列出元件清單，備好元件，檢查各元件的好壞。（3）根據(jù)裝配圖完成晶閘管調(diào)光臺燈電路的安裝。（4）檢查無誤后，經(jīng)指導(dǎo)教師同意，通電調(diào)試。（5）調(diào)節(jié)電位器RP，觀察燈泡亮度的變化。（6）實訓(xùn)結(jié)束后，整理好本次實訓(xùn)所用的器材、工具、儀表，清掃工作臺，打掃實訓(xùn)室。圖7.19家用調(diào)光臺燈電路（1）本單元重點介紹了普通型晶閘管及在交流調(diào)壓、可控整流方面的應(yīng)用，單結(jié)管及由單結(jié)管組成的觸發(fā)電路。（2）晶閘管具有正向阻斷特性、觸發(fā)導(dǎo)通特