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BY YUSHEN
第十一章　电力电子技术
　电工电子技术及应用
【思维结构图引】
【考纲多维解读】
考纲要求 命题趋势 考向分析
一、晶闸管
1.晶闸管的外形、 结构和符号
2.晶闸管的工作原 理
3.晶闸管的主要参 数
二、单相可控整流 电路
单相半波可控整流 电路 晶闸管的外形、结构和符 号 【考查内容】
晶闸管的外形、结构和符号
【考查题型】
填空题、选择题
【分值】
一般为1～2分
【考点知识梳理】
一、晶闸管的外形、结构和符号（理解）
晶闸管俗称可控硅。具有体积小、重量轻、效率高、寿命长、使用方便等优 点。它广泛应用于无触点开关电路及可控整流设备中。晶闸管外形有平面型、螺 栓型和小型塑封型等几种，如图3-11-1（a）、（b）、（c）、（d）所示。晶闸 管内部结构由4层半导体：P1—N1—P2—N2构成，其中P2的引出线为门极G，P1的 引出线为阳极A，N2的引出线为阴极K，3个PN结（J1，J2，J3），文字符号一般 用SCR、KG、CT、VT表示，结构及图形符号如图3-11-1（e）、（f）所示。
（a） （b） （c） （d） （e） （f）
图 3-11-1
二、晶闸管的工作原理（识记）
1.晶闸管的工作原理
正向阻断状态时A-K加正向电压，G无电压-不导通。反向阻断状态时A-K 加反向电压，G无论是否加控制电压-不导通。触发导通状态时A-K加正向电 压，G-K加正向电压—导通。导通后控制极失去控制作用，晶闸管一旦导通，降 低或去掉控制电路仍导通，如图3-11-2所示。
图 3-11-2
2.工作特点
单向晶闸管导通必须具备两个条件：一是晶闸管阳极与阴极间接正向电压； 二是门极与阴极之间也要接正向电压。晶闸管一旦接通后，去掉门极电压时，晶 闸管仍然导通。
导通后的晶闸管若要关断时，必须将阳极电压降低到一定程度。晶闸管具有 控制强电的作用，即利用弱电信号对控制极的作用，就可使晶闸管导通去控制强 电系统。
三、晶闸管的主要参数（识记）
1.额定电压UTN：将UDRM与URRM中较小的一个电压值作为晶闸管的额定电 压。选用时应留有安全裕量，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）：也称额定通态平均电流，等于晶闸管允许通过的正弦 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）：晶闸管流过额定正弦半波电流时，阳极与阴极之 间的平均电压，简称管压降。
4.维持电流IH：维持晶闸管导通的最小阳极电流。
单相半波可控整流电路（识记）
1.电路组成（图3-11-3）
图 3-11-3
2.工作原理
（1）当u2为正半周时：晶闸管VT承受正向电压，若此时没有触发电压，则 负载uL＝ 0。
（2）当ωt＝α时，门极加有触发电压uG，晶闸管具备导通条件而导通，正向 压降很小，uL＝u2。
（3）当α＜ωt ＜π时，晶闸管保持导通，负载电压uL基本上与次级电压u2 保持相等。
（4）当ωt＝π时，u2＝0，晶闸管自行关断。
（5）当π＜ ωt ＜2π时，u2进入负半周后，晶闸管呈反向阻断状态，负载电 压uL＝0。
3.波形图
α是控制角。指触发脉冲的加入时间。θ是导通角。每半个周期晶闸管导通角 度。控制角越大，导通角越小，它们的和为定值：α＋θ＝π。单相半波可控整流 电路的电源效率低，直流电波动大。波形图如图3-11-4所示。
图 3-11-4
【考法能力拓展】
　　 　试分析如图所示的晶闸管工作原理演示电路图，回答下列问题：
（1）当A-K极加正向电压，G极无电压时电路状态是什么；
【参考答案】（1）当A-K极加正向电压，G极无电压时电路状 态称为正向阻断状态，晶闸管不导通。
（2）当A-K极加反向电压，G极无论是否加控制电压时
电路状态是什么；
【参考答案】（2）当A-K极加反向电压，G极无论是否加控制 电压时电路状态称为反向阻断状态，晶闸管不导通。
（3）当A-K极加正向电压，G极加正向电压时电路状态是什么；
【参考答案】（3）当A-K极加正向电压，G-K极加正向电压时电路状态称为触发导通状态，晶闸管导 通。
（4）电珠HL正常发光之后开关S打开再闭合，电珠的工作状态是什么。
【参考答案】（4）当电珠HL正常发光之后开关S打开再闭合， 电珠的工作状态没有变化仍然正常发光。这是因为晶闸管在导通后 控制极失去控制作用，因此晶闸管一旦导通，可以降低或去掉控制 极电压。
【答题分析】本题分析的是晶闸管的工作原理。对于晶闸管需 要掌握其工作条件：（1）阳极和门极均加正极性电压；（2）晶闸 管导通后，门极就失去了控制作用；（3）晶闸管的阻断条件是阳 极加负极性电压，或使晶闸管中的电流IA小于维持电流IH（维持晶 闸管导通的最小电流）。
　　 如图所示为单相桥式半控整流电路，试根据控制极脉冲信号画出负载端输出波形。
　　　　
【参考答案】
【答题分析】本题考察的知识点是单相桥式半控整流电路的工作特点。单相桥式半控整流电路是通过 调节晶闸管的触发角（α），控制输出电压的平均值。触发角增大时，输出电压平均值减小；当α＝0°时输 出最大，α＝180°时输出为零。由结果可知，单相桥式半控整流电路相比其他整流电路，该电路整流效率 较高，输出电流纹波较小，尤其在大电感负载下电流更平滑。

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