1、晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理

外形有螺栓型和平板型兩種封裝。

有三個聯(lián)接端。

螺栓型封裝，通常螺栓是其陽極，能與散熱器緊密聯(lián)接且安裝方便。

平板型晶閘管可由兩個散熱器將其夾在中間。

圖1.晶閘管的外形、結(jié)構(gòu)和電氣圖形符號

a）外形b）結(jié)構(gòu)c）電氣圖形符號

常用晶閘管的結(jié)構(gòu)

按晶體管的工作原理，得：

Ic1=a1IA+ICBO1            （1-1）

 Ic2=a2IK+ICBO2          （1-2）

  IK=IA+IG                        （1-3）

   IA=IC1+IC2                    （1-4）

式中a1和a2分別是晶體管V1和V2的共基極電流增益；ICBO1和ICBO2分別是V1和V2的共基極漏電流。由以上式可得：

圖2.晶的雙晶體管模型及其工作原理

a）雙晶體管模型b）工作原理

在低發(fā)射極電流下a是很小的，而當(dāng)發(fā)射極電流建立起來之后，a迅速增大。

阻斷狀態(tài)：IG=0，a1+a2很小。流過晶閘管的漏電流稍大于兩個晶體管漏電流之和。

開通狀態(tài)：注入觸發(fā)電流使晶體管的發(fā)射極電流增大以致a1+a2趨近于1的話，流過晶閘管的電流IA，將趨近于無窮大，實現(xiàn)飽和導(dǎo)通。IA實際上由于外電路負(fù)載的限制，會維持有限值。

其他幾種可能導(dǎo)通的情況：

1）陽極電壓升高至相當(dāng)高的數(shù)值造成雪崩效應(yīng)

2）陽極電壓上升率du/dt過高

3）結(jié)溫較高

4）光觸發(fā)

只有門極觸發(fā)是最精確、迅速而可靠的控制手段。

2、晶閘管的四點工作特性

晶閘管正常工作時的特性總結(jié)如下：

1）承受反向電壓時，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導(dǎo)通。

2）承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通。

3）晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用。

4）要使晶閘管關(guān)斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。

晶閘管的工作特性

1）靜態(tài)特性

（1）正向特性

IG=0時，器件兩端施加正向電壓，只有很小的正向漏電流，為正向阻斷狀態(tài)。

正向電壓超過正向轉(zhuǎn)折電壓Ubo，則漏電流急劇增大，器件開通。

隨著門極電流幅值的增大，正向轉(zhuǎn)折電壓降低。

晶閘管本身的壓降很小，在1V左右。

圖3.晶閘管的伏安特性

（2）反向特性

反向特性類似二極管的反向特性。

反向阻斷狀態(tài)時，只有極小的反相漏電流流過。

當(dāng)反向電壓達(dá)到反向擊穿電壓后，可能導(dǎo)致晶閘管發(fā)熱損壞。

2）動態(tài)特性

（1）開通過程

延遲時間td（0.5~1.5ms）

上升時間tr（0.5~3ms）

開通時間tgt以上兩者之和，tgt=td+tr（1-6）

圖4.晶閘管的開通和關(guān)斷過程波形

（2）關(guān)斷過程

反向阻斷恢復(fù)時間trr

正向阻斷恢復(fù)時間tgr

關(guān)斷時間tq以上兩者之和tq=trr+tgr（1-7）

普通晶閘管的關(guān)斷時間約幾百微秒