電子技術(shù) 王金花 王樹梅 孫衛(wèi)鋒 第6單元 可控整流電

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1、第六單元可控整流電路6.4項目實施6.3相關(guān)知識6.5思考與練習(xí)6.6單元小結(jié)6.1學(xué)習(xí)目標(biāo)6.2項目引入1．掌握晶閘管的結(jié)構(gòu)、符號、工作原理2．掌握單結(jié)晶體管的簡易測試方法。3．熟悉單結(jié)晶體管觸發(fā)電路（阻容移相橋觸發(fā)電路）的工作原理及調(diào)試方法。4．熟悉用單結(jié)晶體管觸發(fā)電路控制晶閘管調(diào)壓電路的方法。6.1學(xué)習(xí)目標(biāo)6.2項目導(dǎo)入整流電路的功能是將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。常用的整流電路是二極管橋式整流電路，如圖所示。該電路具有不可控制性，即其輸出波形及有效電壓是由輸入信號決定的，整流電路無法將其改變。為了使輸出波形及有效電壓具有可控性以

2、適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，可以用單向晶閘管替代橋式整流電路兩臂的其中一個二極管，如圖所示。由于晶閘管具有可控性，其構(gòu)成的整流電路也具有可控性，故稱之為可控整流電路。本單元討論學(xué)習(xí)可控整流電路的特性及測試。6.3相關(guān)知識（一）晶閘管1．晶閘管的外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)晶閘管是一種大功率的半導(dǎo)體器件，它具有體積小、重量輕、耐壓高、容量大、效率高、使用維護(hù)簡單、控制靈敏等優(yōu)點。同時它的功率放大倍數(shù)很高，可以用微小功率的信號對大功率的電源進(jìn)行控制和變換，在脈沖數(shù)字電路中也可以作為功率開關(guān)使用。它的缺點是過載能力和抗干擾能力較差，控制電路比較復(fù)雜等。晶閘管

3、的外形如圖所示。晶閘管有3個電極，陽極A、陰極K和控制極G，圖6-4所示為晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電路符號。晶閘管由PNPN4層半導(dǎo)體構(gòu)成，中間形成3個PN結(jié)：J1、J2、J3。從下面的P1層引出陽極A，從N2層引出陰極K，由中間的P2層引出控制極G，用鋁片和鉬片作為襯底。2．晶閘管的工作原理為說明晶閘管的工作原理，可把晶閘管看成是由PNP（VT1）和NPN（VT2）兩個三極管所組成，如圖所示。當(dāng)不加控制極電壓，即IG?=?0時，VT2基極沒有輸入電流，VT1和VT2中只有比較小的漏電流，晶閘管處于阻斷狀態(tài)。陽極和陰極之間加正向電壓UAK

4、，控制極和陰極之間加正向電壓UGK時，如圖所示，產(chǎn)生控制極電流IG(IG?=IB2)，經(jīng)過VT2放大后，形成集電極電流IC2?=?2IB2，這個電流又是VT1的基極電流IB1，即IB1?=IC2，同樣經(jīng)過VT1放大，產(chǎn)生集電極電流IC1?=?1?2IB2，此電流又作為VT2的基極電流再次放大，如此循環(huán)往復(fù)，形成一個正反饋過程。由于VT2基極電流加入IC1，當(dāng)IC1增大到一定大小后，即使撤去IG，電流也能自行保持且不斷增長，于是在極短時間內(nèi)很快使兩個管子充分飽和，使晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)。導(dǎo)通以后，晶閘管的陽極電流很大，而管子兩端的壓降很

5、小，約1V，此時外加的電源電壓UAK基本上都加在負(fù)載電阻RL上。晶閘管導(dǎo)通以后，VT2中的基極電流比原來外加的電流IG大得多，所以即使此時將控制極電壓去掉，晶閘管仍能繼續(xù)導(dǎo)通，所以為使晶閘管導(dǎo)通，控制極只需加一個正的觸發(fā)脈沖。為使晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)樽钄酄顟B(tài)，可以采用降低電源電壓、增大負(fù)載電阻或改變電源電壓極性等方法，使陽極電流IA減小到某一特定數(shù)值以下，才能使晶閘管重新阻斷。這是由于當(dāng)IA減小時，相當(dāng)于三極管VT1、VT2的電流也隨之減小，當(dāng)IE很小時，?值下降。此時在兩個三極管中電流將愈來愈小，因而很快使晶閘管阻斷。3．晶閘管的伏安

6、特性晶閘管的伏安特性曲線如圖所示，晶閘管的陽極和陰極間加上正向電壓，而控制極不加電壓時，晶閘管的J1、J3結(jié)處于正向偏置，J2結(jié)處于反向偏置，晶閘管只能通過很小的正向漏電流IDR，即特性曲線的OA段，稱為正向阻斷狀態(tài)。當(dāng)陽極電壓繼續(xù)增加到圖中的UBO時，J2結(jié)被反向擊穿，陽極電流急劇上升，特性曲線突然由A點跳到B點，晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài)。UBO稱為正向轉(zhuǎn)折電壓。晶閘管導(dǎo)通以后電流很大而管壓降只有1V左右，此時的伏安特性與二極管的正向特性相似，即圖中的BC段，稱為正向?qū)ㄌ匦?。晶閘管導(dǎo)通后，如果減小陽極電流，則當(dāng)IA小于IH時，晶閘管突

7、然由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽钄?，特性曲線由B點跳回到A點。IH稱為維持電流。當(dāng)控制極加上電流IG時，使晶閘管由阻斷變?yōu)閷?dǎo)通所需的陽極電壓值將小于UBO，而且IG愈大，所需的陽極電壓愈小。不同IG時的正向特性如圖所示。晶閘管的陽極電壓為負(fù)時的伏安特性稱為反向特性。晶閘管加反向電壓時，J1、J3結(jié)處于反向偏置，J2結(jié)處于正向偏置，晶閘管只流過很小的反向漏電流。這時的伏安特性與二極管的反向特性相似，晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)。當(dāng)反向電壓超過圖中的UBR時，管子被擊穿，反向電流急劇增加，使晶閘管反向?qū)?，成為不可逆擊穿。UBR稱為反向擊穿電壓。晶閘管正

8、常工作時，外加電壓不允許超過反向擊穿電壓，否則管子將被損壞。同時，外加電壓也不允許超過正向轉(zhuǎn)折電壓，否則不論控制極是否加控制電流IG，晶閘管均導(dǎo)通。在可控整流電路中，應(yīng)該由控制極電壓來決定晶閘管何時導(dǎo)通。綜上所述晶閘管的導(dǎo)通條件為：①