(10-1)
电子技术第十章晶闸管及其应用模拟电路部分
(10-2)
第十章 晶闸管及其应用
§ 10.1 工作原理
§ 10.2 特性与参数
§ 10.3 可控整流电路
§ 10.4 触发电路
§ 10.5 单结管触发的可控整流电路
§ 10.6 晶闸管的其它应用
§ 10.7 晶闸管的保护及其它类型
(10-3)
别名,可控硅（ SCR)（ Silicon Controlled Rectifier）
是 一种 大功率半导体器件，出现于 70年代。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。
特点,体积小、重量轻、无噪声、寿命长,容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。
应用领域：
整流（交流? 直流）? 逆变（直流? 交流）
变频（交流? 交流）? 斩波（直流? 直流）
此外还可作无触点开关等。
晶闸管 （ Thyristor）
(10-4)
10.1.1 结构 A（阳极）
P1
P2
N1
三个
PN
结
N2
四层半导体
K（阴极）
G（控制极）
§ 10.1 工作原理
(10-5)
符号
A
K
G G
K
P1
P2
N1
N2
A
P
P
N
N
N
P
A
G
K
10.1.2 工作原理示意图
(10-6)
A
P
P
N
N
N
P
G
K
ig
ig
i g
K
A
G T
1
T2
由二个三极管组成的电路等效
(10-7)
G
1.若只加 UAK正向电压，控制极不加触发电压，两三极管均不能导通，即晶闸管不通。
导通过程
2.当 UAK > 0且 UGK>0 时，
晶闸管迅速导通。 UGK开始加入时,T1首先导通，
ib1 = ig,iC1 =? ib1 ； 然后
T2导通,ib2= iC1 =?ib1、
ic2 =? ib2 = ib1，此后 T1进一步导通，
形成正反馈,A,k两极间迅速导通。
K
A
T1
T2
i b1
ic2
i c1i
g
i b2
(10-8)
3.晶闸管导通后，去掉电压 UGK,依靠正反馈，
晶闸管仍维持导通状态；
4.晶闸管截止的条件：
晶闸管的 A,K两极间加反向电压,或开始工作时就不加触发信号（即令 UGK = 0 ），
晶闸管则不能导通 ；
（ 1）
（ 2） 晶闸管正向导通后，欲令其截止，必须减小 UAK，或加大回路电阻，致使晶闸管中的电流减小到维持电流（ IH）以下，正反馈失效，晶闸管截止。
(10-9)
（ 1）晶闸管具有单向导电性。
若使其关断，必须降低 UAK 或加大回路电阻，把阳极电流减小到维持电流以下。
正向导通条件,A,K间加正向电压,G,K间加触发信号。
晶闸管的工作原理小结
（ 2）晶闸管一旦导通，控制极失去作用。
(10-10)
10.2.1 特性
U
I
URRM IH
UDRM
IF
IG1=0AIG2IG3
IG3 IG2 IG1> >
正向反向
U -- 阳极、阴极间的电压 I -- 阳极电流
URSM
反向击穿电压导通后管压降约 1V
额定正向平均电流维持电流
UDSM
正向转折电压
§ 10.2 特性与参数断态重复峰值电压
(10-11)
正向特性,在阳极和阴极间加正向电压。
UDSM：断态不重复峰值电压,又称正向转折电压。
随 UAK的加大，阳极电流逐渐增加。当
U = UDSM 时,PN结 N1P2反向极击穿，
晶闸管自动导通。正常工作时,UAK
应小于 UDSM 。
A
P1
P2
N1
N2
K
G
控制极开路时,PN结 P1N1,P2N2正向偏置,N1P2反向偏置，晶闸管截止。
若在 G和 K间加正向电压,UGK 越大，则 UDSM 越小。
UGK 足够大时，正向特性与二极管的正向特性类似。
(10-12)
随反向电压的增加，反向漏电流稍有增加，当 U = URSM 时，反向极击穿。正常工作时，反向电压必须小于 URSM。
A
P1
P2
N1
N2
K
G
反向特性,在阳极和阴极间加反向电压。
这时 PN结 P1N1,P2N2 反向偏置，
N1P2正向偏置，晶闸管截止。
URSM,反向不重复峰值电压。
(10-13)
1,UDRM：断态重复峰值电压晶闸管耐压值。一般取 UDRM = 80% UDSM 。
普通晶闸管 UDRM 为 100V---3000V
10.2.2 主要参数
U
I
IH
UDSM 正向转折电压
URSM
UDRM
(10-14)
控制极断路时，可以重复作用在晶闸管上的反向重复电压。一般取 URRM = 80% URSM。普通晶闸管 URRM为 100V--3000V）
2,URRM：反向重复峰值电压
U
I
IH
UDSM
URSM
反向击穿电压
URRM UDRM
(10-15)
ITAV含义
i
t
2?
ITAV
π
)(ds in
π2
1 π
0
m
mT A V
I
ttII
3,ITAV：通态平均电流环境温度为 40。 C时,在 电阻性负载、单相工频正弦半波、导电角不小于 170o的电路中，晶闸管允许的最大通态平均电流。普通晶闸管 ITAV 为
1A---1000A。）
(10-16)
额定通态平均电流即正向平均电流（ IF）。
通用系列为：
1,5,10,20,30,50,100,200,300,400
500,600,800,1000A 等 14种规格。
U
I
IH
IF额定正向平均电流
UDSM 正向转折电压
URSM
反向击穿电压
UDRMURRM
(10-17)
4,UTAV,通态平均电压
6,UG,IG：控制极触发电压和电流管压降。在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，晶闸管阳,阴两极间的电压平均值。
一般为 1V左右。
5,IH：最小维持电流在室温下，控制极开路、晶闸管被触发导通后，
维持导通状态所必须的最小电流。一般为几十到一百多毫安。
在室温下,阳极电压为直流 6V 时，使晶闸管完全导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。一般 UG为 1~5V,IG 为几十到几百毫安。
(10-18)
晶闸管型号通态平均电压（ UAVT）
额定电压级别（ UDRM）
额定通态平均电流
（ ITAV）
晶闸管类型
P---普通晶闸管
K---快速晶闸管
S ---双向晶闸管晶闸管
K
(10-19)
晶闸管电压、电流级别,
额定通态电流（ ITAV）通用系列为
1,5,10,20,30,50,100,200,300,400
500,600,800,1000A 等 14种规格。
额定电压（ UDRM）通用系列为：
1000V以下的每 100V为一级,1000V到 3000V的每 200V 为一级。
通态平均电压（ UTAV）等级一般用 A ~ I字母表示：
由 0.4 ~ 1,2V每 0.1V 为一级。
(10-20)
10.3.1 单相半波可控整流电路一、电阻性负载
1,电路及工作原理
u1 u2 uT uL
A G
K
RL
uG
§ 10.3 可控整流电路
u2 > 0 时，加上触发电压 uG,晶闸管导通 。且
uL 的大小随 uG 加入的早晚而变化； u2 < 0 时，晶闸管不通,uL = 0 。 故称可控整流。
设 u1为正弦波
(10-21)
2,工作波形
t
u2
t
uG
t
uL
t
uT
,控制角
,导通角
u1 u2 uT uL
A G
K
RL
uG
(10-22)
晶闸管承受的最高反向电压,
t
uT
22 UU DRM?
(10-23)
3,输出电压及电流的平均值
π
2 dπ2
1
tuU L a v
π
2 ds in2π2
1
ttu
L
L A V
L a v R
U
I?
2
c o s145.0
2
U
(10-24)
4,晶闸管的选择器件的损坏，取决于电流的热效应，而热效应与电流的有效值相关。因此电路设计中，
晶闸管电流的选择，必须依据电流的有效值，
而不能依据平均值（ ITAV）。
电流波形为正弦半波的情况下，有效值与平均值的区别计算如下：
(1) 电流的选择
(10-25)
平均值：
π)(ds inπ2
1
0
m
π
mT A V
IttII
有效值：
2)(d)s in(π2
1 π
0
2 m
mT
IttII
平均值 = 1.57有效值不同? 下有效值和平均值之比：
0
TAVT II
0
1.57
30
1.66
60
1.88
90
2.22
120
2.78
150
3.99
2UU LAV
0.45 0.42 0.338 0.2250.113 0.03 0
180
(10-26)
晶闸管电流选择步骤：
1,计算给定?下的 通态电流平均值 ITAV
2,查表（或计算）相应的电流有效值 IT
57.1TT A V II'
3,计算 IT对应的正弦半波电流平均值 I'TAV
5,选晶闸管的电流额定值
)(.4 为保险系数KKI' T A V?
(10-27)
(2) 晶闸管电压选择步骤
根据电源电压的峰值（ U2M）,计算正、反向重复峰值电压。一般取：
UDRM = URRM =（ 1,5 ~ 2） U2M
其中 1.5 ~ 2为安全系数
根据 UDRM,URRM选取晶闸管电压的额定值。
(10-28)
5,晶闸管的功率因数在半波可控整流电路中，由于输出信号为非正弦，
即使是电阻性负载，功率因数也不等于 1。
2
LL
L2
L
2
L
2
LC OS
U
RI
IU
RI
S
P
所以若忽略晶闸管的损耗和其它损耗，该电路的功率因数为：
负载消耗的有功功率为,
L
2
LL RIP?
电源 u2的视在功率为,
L22 IUS?
(10-29)
则：
L A VL II 88.1?
0,3 3 8L A VUU?2
L A V
L A V
L I
UR?
在单相半波可控整流电路中,设? =60O，
查表得功率因数计算举例代入：
2
LLCOS
U
RI 635.0c os
得：
(10-30)
则
2
60c o s11 1 045.0
L A VU
设
60,2
LR
Vs i n21 1 02 tu
A6.18
2
2.37
L A VI
= 37.2V
单相半波可控整流计算举例 （阻性负载）
(10-31)
选晶闸管
A1 8,6?T A VI
A351 8,61,8 8TI
A3.22
57.1
35
T AVI'
22.3 × 1.5 = 33.5 (A)
21105.1 RRMDRM UU
= 233(V)
可选用额定值为,300V,50A 的晶闸管
(10-32)
二、电感性负载
1,电路及工作原理设 u1为正弦波
D
u2正半周时晶闸管导通,u2过零后，由于电感反电动势的存在，晶闸管在一定时间内仍维持导通，失去单向导电作用。
G
A uL
u1 u2
uT R
K
L
解决办法,加续流二极管 D,用于消除反电动势的影响，使晶闸管在 u2过零后 关断。
(10-33)
2,工作波形
t
u2
t
uG
t
uL
t
uT
GA
uLu1 u
2
uT RK
L
(1) 不加续流二极管反电动势的影响
(10-34)
(2) 加续流二极管
t
u2
t
uG
t
uT
uL
tiLAV
D
G
A uL
u1 u2 uT R
K
L
(10-35)
3,电压与电流的计算（加入续流二极管后的情况）
π
2 dπ2
1
tuU L A V
2
C O S145.0
2
U
L
L A V
L A V R
UI?
(1) 负载中的电压及电流当? L >>R 时,ILAV 在整个周期中可近似看做直流。
(10-36)
4,晶闸管的选择晶闸管电压 > （ 1.5 ~ 2） U2M
晶闸管电流 > （ 1.5） ×
57.1
TI
(2) 晶闸管中的电流
0
2 d
2
1 tII
L A VT L A V
I
360
有效值,
平均值,
L AVT AV II?3 6 0
(10-37)
10.3.2 单相全波可控整流电路一、电阻性负载桥式可控整流电路
T1,T2 --晶闸管
D1,D2 --二极管T1 T2
D1 D2
RL
uL
u2
A
B
+
-
uG
(10-38)
u2 > 0时 的导通路径
（ UG加入后）：
u2 (A) T1
RL
D2u2 (B)
T1 T2
D1 D2
RL
uL
u2
A
B
+
-
1,电路及工作原理
uG
(10-39)
T2
RL
D1u2 (A)
u2 (B)
u2 < 0时导通路径：
T1 T2
D1 D2
RL
uL
u2
A
B
+
-
(10-40)
2,工作波形
t
u2
t
uG
t
uL
t
uT1
T1 T2
D1 D2
RL
uL
u2
A
B
+
-
(10-41)
3,输出电压及电流的平均值
π
2 )(dπ
1
tuU L A V
π
2 )(ds in2π
1
ttU
L
L A V
L A V R
UI?
2
c o s19.0
2
U
(10-42)
例,桥式可控整流电路中，
U2=220V,RL=3?,可控硅控制角?=15~180?，求输出电压平均值 UL的调节范围，以及可控硅（包括二极管）的电流平均值的最大值和承受的最大反向电压。
T1 T2
D1 D2
RL
uL
u2
A
B
+
-
=191V,?=15?
=0V,?=180?
=191/3=64A
承受的最高反向电压,
2
c o s19.0
2
UU
L AV
L
LA V
LA V R
UI?
V3112 2 UU D R M
(10-43)
二、电感性负载桥式可控整流电路该电路加续流二极管后电路工作情况以及负载上的电流、电压和电阻性负载类似，请自行分析。
u2
T1 T2
D1 D2
D
uL
R
L
(10-44)
两种常用可控整流电路的特点电路特点
1,该电路只用一只晶闸管，且其上无反向电压。
2,晶闸管和负载上的电流相同。
电路一：
u2
T
D2D1
D4
uLR
L
D3
(10-45)
T1
T2
D1
D2
u2 uLR
L
电路特点
1,该电路接入电感性负载时,D1,D2 便起续流二极管作用。
2,由于 T1的阳极和 T2的阴极相连，两管控制极必须加独立的触发信号。
电路二：
(10-46)
T1 T2
D1 D2
R
uL
u2
E +
–
带反电动势负载的可控整流电路
1,该电路的工作过程。
2,画出 uL,iL的工作波形。
(10-47)
10.4.1 单结晶体管工作原理结构 等效电路
E
（发射极）
B2
（第二基极）
B1
（第一基极）
N
P E
B2
B1
RB2
RB1
管内基极体电阻PN结
§ 10.4 触发电路
(10-48)
工作原理：
当 uE < UA+UF = UP 时
PN结反偏,iE很小；
当 uE? UP 时
PN结正向导通,iE迅速增加。
B2
E
RB1
RB2
B1
A UBB
iE
-- 分压比(0.35 ~ 0.75)
UP -- 峰点电压
UF -- PN结正向导通压降BB
BB
B
BBA
U
RR
R
UU
21
1
(10-49)
10.4.2 单结晶体管的特性和参数
IE
uE
UV UP
IV
UV,IV --谷点电压、电流
（维持单结管导通的最小电压、电流。）
负阻区
UP-- 峰点电压
（单结管由截止变导通所需发射极电压。）
uE<UV 时单结管截止 uE>UP 时单结管导通
(10-50)
IE
uE
UV UP
IV
负阻区
UE>UP 后，大量空穴注入基区，管内基极体电阻
RB1?0,致使 IE增加,UE反而下降，出现负阻。
负阻区存在的原因：
E
B2
B1
RB2
RB1
(10-51)
单结管符号
E
B2
B1
单结管重要特点
1,UE<UV 时单结管截止；
2,UE>UP 时单结管导通。
(10-52)
10.4.3 单结晶体管振荡电路一、振荡过程分析
R R2
R1
C
U
uC uO
E
B1
B2
电路组成 振荡波形
uC
t
t
uo
UV
UP
(10-53)
21 BB RR
U
2211
1 RRRR
UI
BB
R
1,uE = uC <UP 时，单结管不导通,uo? 0。
IR1
R1,R2是外加的，不同于内部的 RB1,RB2。前者一般取几十欧 ~几百欧； RB1+RB2
一般为 2~15千欧。
此时 R1上的电流很小，其值为：
R R2
R1
C
E
uC uO
E
B1
B2
(10-54)
2,随电容的 充电,uC逐渐升高。当 uC? UP 时，单结管导通,uo=UP-UF。 然后电容通过 R1放电,当放电至 uc? UV 时，单结管重新关断，使 uo?0。 R1上便得到一个脉冲电压。
R2起温度补偿作用
UP
UV
UP-UF
UP,UV-- 峰点、谷点电压
UF --PN结正向导通压降
E
R2
R1
R
C
E
uC uo
uC
t
uo
t
(10-55)
uC
t
t
uo
UV
UP
VC Uu )0(
*二、振荡周期与脉冲宽度的计算
T
tw
T振荡周期； tw 脉冲宽度。
设 T1=T-tw
uC上升阶段：
RC
t
VVC UEUu
e)(
P
V
UE
UERCT ln
1
t=T1时,uC=UP
EuC)(
RC
(10-56)
P
V
UE
UERCT ln
1
1
1lnln
1 RCUE
UERCT
P
V
因为 UV << E，且
EE
RR
RE
RRRR
RRUU
BB
B
BB
B
FP
21
1
2211
11
(10-57)
CRCRRRR B 1221 )//(//
uC下降阶段：
tCPCC uUuu e)()(
V
P
CV
CP
w U
UCR
uU
uUt ln
)(
)(ln
1
t=tw时,uC=UV
0
//)(
)(
1
1
2211
11
E
RR
R
E
RRRRR
RR
u
BB
B
C R
R2
R1
C
E
uC uO
E
B1
B2
PC Uu )0(
——脉冲宽度
(10-58)
V
P
CV
CP
w U
UCR
uU
uUt ln
)(
)(ln
1
1
1ln
11 RCTtTT w
—周期注意,R 值不能选的太小，否则单结管不能 关断，电路亦不能振荡。
1
1lnln
1 RCUE
UERCT
P
V
R太小时,uC下降阶段将有以下关系：
V
BB
B
C UERRRRR
RRu?
//)()( 2211
11
R R2
R1
C
E
uC uO
E
B1
B2
(10-59)
一、电路
u1
R2
R1
a
RP
Cuc
u2
R
b
c
d eD
Z
T1 T2
D1 D2
uLR
L
u3
主电路触发电路
§ 10.5 单结管触发的可控整流电路
(10-60)
二、波形关系 u2
uab
U2M
U2M
ucb
削 波整 流
UZ
a
u2
R
b
c
DZ
UZ
整流稳压电路部分
(10-61)
UZ
削 波ucb
udb
UP
UV
ueb
UP-UD 触 发 脉 冲
UZ
R1
R2
RP
Cuc
c
d e
DZ
b
电容充、放电单结晶体管电路部分
(10-62)
uL
u3
ueb 触发脉冲输出电压
u3 T1 T2
D1 D2 uL
RL
b e
可控硅桥式整流电路部分
(10-63)
1,单结管触发的可控整流电路中，主电路和触发电路为什么接在同一个变压器上？
问题讨论
d
u1
R2
R1
a
RP
Cucu2
R
b
c
eDZ
T1 T2
D1 D2
uLRL
u3
(10-64)
2,触发电路中，整流后为什么加稳压管？
d
u1
R2
R1
a
RP
Cucu2
R
b
c
eDZ
T1 T2
D1 D2
uLRL
u3
(10-65)
3,半个周期内若干触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？其移相范围（即控制角?
的变化范围）有多大？
ueb 触发脉冲
2?
(10-66)
4,输出电压如何调节，其大小如何计算？
d
u1
R2
R1
a
RP
Cucu2
R
b
c
eDZ
T1 T2
D1 D2
uLRL
u3
(10-67)
1,单结管触发的可控整流电路中，主电路和触发电路为什么接在同一个变压器上？
保证主电路和触发电路的电源电压同时过零（即两者同步），使电容在每半个周期均从零开始充电，从而保证每半个周期的第一个触发脉冲出现的时刻相同（即?角一样）,以使输出电压的平均值不变。
udb
UP
UV
电容充、放电
(10-68)
2,触发电路中，整流后为什么加稳压管？
稳压管的作用,将整流后的电压变成梯形
（即削波），使单结管两端电压稳定在稳压管的稳压值上，从而保证单结管产生的脉冲幅度和每半个周期产生第一脉冲的时间，不受交流电源电压变化的影响。
UZ
R1
R2
RP
Cuc
c
d eD
Z
budb
UP
UV
ueb
UP-UD
触 发 脉 冲电容充、放电
(10-69)
3,半个周期内若干触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？其移相范围（即控制角? 的变化范围）
有多大？
根据单结管的特性，它一旦触发导通，在阳极电压足够大的条件下，即使去掉触发信号，
仍能维持导通状态。因此，每半个周期中只有一个触发脉冲起作用。
(10-70)
触发脉冲移相范围的计算
T—电源电压的周期
R2
R1
a
RP
Cuc
u2
R
b
c
d eD
Z
ude
t
1
1lnln CR
UE
ECRT'
P
P
P
每半个周期出现第一个脉冲的时间为电容电压从 0
充到 UP的时间 T'。
1
1ln3 6 0 CR
T P
(10-71)
4,输出电压如何调节，其大小如何计算？
RP 电容充电速度变慢? uL
电压的调节：
电压的计算：
22
c o s190 U.U
L
R2
R1
a
RP
Cuc
u2
R
b
c
d eD
Z
(10-72)
*三、具有放大环节的可控整流电路放大环节调节过程：
US（给定电压） T1管的 uc1 T2管的 ic2
电容充电速度加快?
触发脉冲前移uL
脉冲变压器
R
u2
RE2R1
RS
T1
T2
RE1
RC1
US
(10-73)
10.6.1 交流调压主 电 路触 发 电 路
u1
~ u
G1
G2 RL uL
u2
R
RE2R1
RS
T1
T2
RE1
RC1
US
uG1
uG2
§ 10.6 单结管的其它应用
(10-74)
电路特点主电路的两只晶闸管不共阴极，两者的控制极必须由两个独立的触发脉冲触发，才能正常工作。因此，触发电路中脉冲变压器的副边有两个线圈，分别为两只晶闸管提供触发信号。
uG1
uG2
部分触发电路G
1
G2 RL uL
部分主电路
(10-75)
主电路的两只晶闸管，分别在交流电源的正负半周内触发导通，从而实现交流调压的目的。
G1
~ u G2 RL uL
T1
T2
电源电压正半周时,T1 触发导通；负半周时,T2 触发导通。
(10-76)
波形关系
u
uG1 uG2
uL
G1
u G2 RL
uL
T1
T2
(10-77)
10.6.2 单相无源逆变器变压器直流电源 具有中心抽头的电感滤波电容
+
-
E
L1
L2
T1
T2
C1
C2
RL
G1
G2
T
(10-78)
工作原理,工作时,两晶闸管由频率一定、相位差为
180° 的两个脉冲信号交替作用在它们的控制极上。从而由直流电源提供能量，在负载上得到交流电压。
当触发脉冲作用于 T1
的控制极上时,T1导通，直流电源给电容
C1充电，其方向如图中虚线所示。充电电流通过变压器 T 给负载提供一定的电压； U
L
T1
T2
+
-
E
L1
L2C1C2
RL
G1
G2
T
+-
(10-79)
当触发脉冲作用于 T2的控制极时,T2导通，电容 C1
通过 T2放电，其方向如图中虚线所示。放电电流通过变压器 T给负载提供与上方向相反的电压。
U
L
电容放电时，放电电流在电感 L2 上产生感应电动势，方向如图所示。此感应电动势通过互感，在 L1
上产生的电压将晶闸管
T1 关断；同理，电容充电时 L2上的感应电动势将 T2 关断。
+
-
-
+
T1
T2
+
- E L1
L2
C1
C2
RL
G2
T
+-
(10-80)
10.6.3 晶闸管用做控制器件拨盘式密码锁控制电路
12
3
4
5
6 7 8
9
10
11
12
拨盘开锁继电器按钮
UCCJ
T3
T2
T1
S
D1
D2
R
(10-81)
工作原理根据晶闸管的特性分析可知，
开锁时三个晶闸管的工作顺序应该是,T1–T2–T3。否则
T3或 T2将因阳极和阴极间加不上电压而不导通，继电器线圈不通电，锁打不开。
1,开锁时 晶闸管工作情况
UCC
T3
T2
T1
J
D1
D2
T1导通时的路径
T3,T2的导通路径请自行分析。
T1导通时的路径如图中虚线，此时发光管 D2导通，给出指示信号。
(10-82)
锁打开
2,开锁过程根据开锁时三只晶闸管导通顺序的要求以及 图中连线，可知开锁过程如下：
拨盘拨至 10 T2导通按下 S
T3导通拨盘拨至 2 按下 S
拨盘拨至 7 按下 S T1导通
12
3
4
5
6 7 8
9
10
11
12
UCCJ
T3
T2
T1
S
D1
D2
R
(10-83)
7--10--2
结论此密码锁的 开锁密码是,?
改换密码号的办法：变更拨盘和晶闸管控制极的连线 。（ 如改变图中兰色线和拨盘的连接 ）。
12
3
4
5
6 7 8
9
10
11
12
J
T3
T2
T1
D1
D2
S
UC
R
(10-84)
防止长期按下按钮，拨动拨盘而自动开锁的办法：
将拨盘中的某几个点接地。使拨盘转到该接地点时，按钮按下后通过电阻（ R）支路产生较大分流，使晶闸管中的电流降低到最小维持电流以下，
迫使其关断。从而防止琐被打开。
12
3
4
5
6 7 8
9
10
11
12
J
T3
T2
T1
D1
D2
S
UC
R
(10-85)
10.7.1 晶闸管的保护晶闸管承受过电压的能力极差,电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。正向电压超过转折电压时，会产生误导通，导通后的电流较大，使器件受损。
晶闸管的主要缺点,过流、过压能力很差。
晶闸管的热容量很小,一旦过流，温度急剧上升，
器件被烧坏。
例如：一只 100A的晶闸管过电流为 400A时，
仅允许持续 0.02秒，否则将被烧坏；
§ 10.7 晶闸管的保护及其它类型
(10-86)
一、过流保护措施快速熔断器,电路中加快速熔断器。
过流截止电路,利用电流反馈减小晶闸管的导通角或停止触发，从而切断过流电路。
接在输出端接在输入端 和晶闸管串联
~
过流继电器,在输出端串接直流过流继电器。
(10-87)
阻容吸收硒整流堆二、过压保护
,利用电容吸收过压。即将过电压的能量变成电场能量储存到电容中，然后由电阻消耗掉。
,硒堆为非线性元件，过压后迅速击穿，
其电阻减小，抑制过压冲击。高电压过后，硒堆可恢复到击穿前的状态。
~
C
R
C
R
C
R
C
R
R
C
硒堆
(10-88)
*10.7.2 晶闸管的其它类型一、双向晶闸管
1,特点：
相当于两个反向晶闸管并联，两者共用一个控制极。
T1
P1
P2
N1
T2 G
N2 N3
N
G
T1
T2
P2
N3
P1
N2
N1
N P1
N1P2
(10-89)
2,符号：
T1
T2 G （控制极）
（第一电极）
（第二电极）
(10-90)
3,工作原理：
UT1>UT2时,控制极相对于 T2
加正脉冲，晶闸管正向导通，电流从 T1流向 T2。
UT2>UT1时,控制极相对于 T2加 负 脉冲，晶闸管反向导通，电流从 T2流向 T1。
双向晶闸管内部工作原理的详细分析，
请参阅有关资料。
T1
T2 G
(10-91)
二、可 关 断晶闸管 GTO--Gata Turn Off thyristor
可关断晶闸管的触发导通与普通晶闸管相同。不同之处在于：普通晶闸管的关断不能控制，只能靠减小阳极电压或工作电流来实现。普通晶闸管属半控器件；而可关断晶闸管可在控制极上加负触发信号将其关断，
因此它属全控器件。
晶闸管的类型较多，不一一介绍。
(10-92)
第十章结束电子技术模拟电路部分
电子技术第十章晶闸管及其应用模拟电路部分
(10-2)
第十章 晶闸管及其应用
§ 10.1 工作原理
§ 10.2 特性与参数
§ 10.3 可控整流电路
§ 10.4 触发电路
§ 10.5 单结管触发的可控整流电路
§ 10.6 晶闸管的其它应用
§ 10.7 晶闸管的保护及其它类型
(10-3)
别名,可控硅（ SCR)（ Silicon Controlled Rectifier）
是 一种 大功率半导体器件，出现于 70年代。它的出现使半导体器件由弱电领域扩展到强电领域。
特点,体积小、重量轻、无噪声、寿命长,容量大（正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏）。
应用领域：
整流（交流? 直流）? 逆变（直流? 交流）
变频（交流? 交流）? 斩波（直流? 直流）
此外还可作无触点开关等。
晶闸管 （ Thyristor）
(10-4)
10.1.1 结构 A（阳极）
P1
P2
N1
三个
PN
结
N2
四层半导体
K（阴极）
G（控制极）
§ 10.1 工作原理
(10-5)
符号
A
K
G G
K
P1
P2
N1
N2
A
P
P
N
N
N
P
A
G
K
10.1.2 工作原理示意图
(10-6)
A
P
P
N
N
N
P
G
K
ig
ig
i g
K
A
G T
1
T2
由二个三极管组成的电路等效
(10-7)
G
1.若只加 UAK正向电压，控制极不加触发电压，两三极管均不能导通，即晶闸管不通。
导通过程
2.当 UAK > 0且 UGK>0 时，
晶闸管迅速导通。 UGK开始加入时,T1首先导通，
ib1 = ig,iC1 =? ib1 ； 然后
T2导通,ib2= iC1 =?ib1、
ic2 =? ib2 = ib1，此后 T1进一步导通，
形成正反馈,A,k两极间迅速导通。
K
A
T1
T2
i b1
ic2
i c1i
g
i b2
(10-8)
3.晶闸管导通后，去掉电压 UGK,依靠正反馈，
晶闸管仍维持导通状态；
4.晶闸管截止的条件：
晶闸管的 A,K两极间加反向电压,或开始工作时就不加触发信号（即令 UGK = 0 ），
晶闸管则不能导通 ；
（ 1）
（ 2） 晶闸管正向导通后，欲令其截止，必须减小 UAK，或加大回路电阻，致使晶闸管中的电流减小到维持电流（ IH）以下，正反馈失效，晶闸管截止。
(10-9)
（ 1）晶闸管具有单向导电性。
若使其关断，必须降低 UAK 或加大回路电阻，把阳极电流减小到维持电流以下。
正向导通条件,A,K间加正向电压,G,K间加触发信号。
晶闸管的工作原理小结
（ 2）晶闸管一旦导通，控制极失去作用。
(10-10)
10.2.1 特性
U
I
URRM IH
UDRM
IF
IG1=0AIG2IG3
IG3 IG2 IG1> >
正向反向
U -- 阳极、阴极间的电压 I -- 阳极电流
URSM
反向击穿电压导通后管压降约 1V
额定正向平均电流维持电流
UDSM
正向转折电压
§ 10.2 特性与参数断态重复峰值电压
(10-11)
正向特性,在阳极和阴极间加正向电压。
UDSM：断态不重复峰值电压,又称正向转折电压。
随 UAK的加大，阳极电流逐渐增加。当
U = UDSM 时,PN结 N1P2反向极击穿，
晶闸管自动导通。正常工作时,UAK
应小于 UDSM 。
A
P1
P2
N1
N2
K
G
控制极开路时,PN结 P1N1,P2N2正向偏置,N1P2反向偏置，晶闸管截止。
若在 G和 K间加正向电压,UGK 越大，则 UDSM 越小。
UGK 足够大时，正向特性与二极管的正向特性类似。
(10-12)
随反向电压的增加，反向漏电流稍有增加，当 U = URSM 时，反向极击穿。正常工作时，反向电压必须小于 URSM。
A
P1
P2
N1
N2
K
G
反向特性,在阳极和阴极间加反向电压。
这时 PN结 P1N1,P2N2 反向偏置，
N1P2正向偏置，晶闸管截止。
URSM,反向不重复峰值电压。
(10-13)
1,UDRM：断态重复峰值电压晶闸管耐压值。一般取 UDRM = 80% UDSM 。
普通晶闸管 UDRM 为 100V---3000V
10.2.2 主要参数
U
I
IH
UDSM 正向转折电压
URSM
UDRM
(10-14)
控制极断路时，可以重复作用在晶闸管上的反向重复电压。一般取 URRM = 80% URSM。普通晶闸管 URRM为 100V--3000V）
2,URRM：反向重复峰值电压
U
I
IH
UDSM
URSM
反向击穿电压
URRM UDRM
(10-15)
ITAV含义
i
t
2?
ITAV
π
)(ds in
π2
1 π
0
m
mT A V
I
ttII
3,ITAV：通态平均电流环境温度为 40。 C时,在 电阻性负载、单相工频正弦半波、导电角不小于 170o的电路中，晶闸管允许的最大通态平均电流。普通晶闸管 ITAV 为
1A---1000A。）
(10-16)
额定通态平均电流即正向平均电流（ IF）。
通用系列为：
1,5,10,20,30,50,100,200,300,400
500,600,800,1000A 等 14种规格。
U
I
IH
IF额定正向平均电流
UDSM 正向转折电压
URSM
反向击穿电压
UDRMURRM
(10-17)
4,UTAV,通态平均电压
6,UG,IG：控制极触发电压和电流管压降。在规定的条件下，通过正弦半波平均电流时，晶闸管阳,阴两极间的电压平均值。
一般为 1V左右。
5,IH：最小维持电流在室温下，控制极开路、晶闸管被触发导通后，
维持导通状态所必须的最小电流。一般为几十到一百多毫安。
在室温下,阳极电压为直流 6V 时，使晶闸管完全导通所必须的最小控制极直流电压、电流 。一般 UG为 1~5V,IG 为几十到几百毫安。
(10-18)
晶闸管型号通态平均电压（ UAVT）
额定电压级别（ UDRM）
额定通态平均电流
（ ITAV）
晶闸管类型
P---普通晶闸管
K---快速晶闸管
S ---双向晶闸管晶闸管
K
(10-19)
晶闸管电压、电流级别,
额定通态电流（ ITAV）通用系列为
1,5,10,20,30,50,100,200,300,400
500,600,800,1000A 等 14种规格。
额定电压（ UDRM）通用系列为：
1000V以下的每 100V为一级,1000V到 3000V的每 200V 为一级。
通态平均电压（ UTAV）等级一般用 A ~ I字母表示：
由 0.4 ~ 1,2V每 0.1V 为一级。
(10-20)
10.3.1 单相半波可控整流电路一、电阻性负载
1,电路及工作原理
u1 u2 uT uL
A G
K
RL
uG
§ 10.3 可控整流电路
u2 > 0 时，加上触发电压 uG,晶闸管导通 。且
uL 的大小随 uG 加入的早晚而变化； u2 < 0 时，晶闸管不通,uL = 0 。 故称可控整流。
设 u1为正弦波
(10-21)
2,工作波形
t
u2
t
uG
t
uL
t
uT
,控制角
,导通角
u1 u2 uT uL
A G
K
RL
uG
(10-22)
晶闸管承受的最高反向电压,
t
uT
22 UU DRM?
(10-23)
3,输出电压及电流的平均值
π
2 dπ2
1
tuU L a v
π
2 ds in2π2
1
ttu
L
L A V
L a v R
U
I?
2
c o s145.0
2
U
(10-24)
4,晶闸管的选择器件的损坏，取决于电流的热效应，而热效应与电流的有效值相关。因此电路设计中，
晶闸管电流的选择，必须依据电流的有效值，
而不能依据平均值（ ITAV）。
电流波形为正弦半波的情况下，有效值与平均值的区别计算如下：
(1) 电流的选择
(10-25)
平均值：
π)(ds inπ2
1
0
m
π
mT A V
IttII
有效值：
2)(d)s in(π2
1 π
0
2 m
mT
IttII
平均值 = 1.57有效值不同? 下有效值和平均值之比：
0
TAVT II
0
1.57
30
1.66
60
1.88
90
2.22
120
2.78
150
3.99
2UU LAV
0.45 0.42 0.338 0.2250.113 0.03 0
180
(10-26)
晶闸管电流选择步骤：
1,计算给定?下的 通态电流平均值 ITAV
2,查表（或计算）相应的电流有效值 IT
57.1TT A V II'
3,计算 IT对应的正弦半波电流平均值 I'TAV
5,选晶闸管的电流额定值
)(.4 为保险系数KKI' T A V?
(10-27)
(2) 晶闸管电压选择步骤
根据电源电压的峰值（ U2M）,计算正、反向重复峰值电压。一般取：
UDRM = URRM =（ 1,5 ~ 2） U2M
其中 1.5 ~ 2为安全系数
根据 UDRM,URRM选取晶闸管电压的额定值。
(10-28)
5,晶闸管的功率因数在半波可控整流电路中，由于输出信号为非正弦，
即使是电阻性负载，功率因数也不等于 1。
2
LL
L2
L
2
L
2
LC OS
U
RI
IU
RI
S
P
所以若忽略晶闸管的损耗和其它损耗，该电路的功率因数为：
负载消耗的有功功率为,
L
2
LL RIP?
电源 u2的视在功率为,
L22 IUS?
(10-29)
则：
L A VL II 88.1?
0,3 3 8L A VUU?2
L A V
L A V
L I
UR?
在单相半波可控整流电路中,设? =60O，
查表得功率因数计算举例代入：
2
LLCOS
U
RI 635.0c os
得：
(10-30)
则
2
60c o s11 1 045.0
L A VU
设
60,2
LR
Vs i n21 1 02 tu
A6.18
2
2.37
L A VI
= 37.2V
单相半波可控整流计算举例 （阻性负载）
(10-31)
选晶闸管
A1 8,6?T A VI
A351 8,61,8 8TI
A3.22
57.1
35
T AVI'
22.3 × 1.5 = 33.5 (A)
21105.1 RRMDRM UU
= 233(V)
可选用额定值为,300V,50A 的晶闸管
(10-32)
二、电感性负载
1,电路及工作原理设 u1为正弦波
D
u2正半周时晶闸管导通,u2过零后，由于电感反电动势的存在，晶闸管在一定时间内仍维持导通，失去单向导电作用。
G
A uL
u1 u2
uT R
K
L
解决办法,加续流二极管 D,用于消除反电动势的影响，使晶闸管在 u2过零后 关断。
(10-33)
2,工作波形
t
u2
t
uG
t
uL
t
uT
GA
uLu1 u
2
uT RK
L
(1) 不加续流二极管反电动势的影响
(10-34)
(2) 加续流二极管
t
u2
t
uG
t
uT
uL
tiLAV
D
G
A uL
u1 u2 uT R
K
L
(10-35)
3,电压与电流的计算（加入续流二极管后的情况）
π
2 dπ2
1
tuU L A V
2
C O S145.0
2
U
L
L A V
L A V R
UI?
(1) 负载中的电压及电流当? L >>R 时,ILAV 在整个周期中可近似看做直流。
(10-36)
4,晶闸管的选择晶闸管电压 > （ 1.5 ~ 2） U2M
晶闸管电流 > （ 1.5） ×
57.1
TI
(2) 晶闸管中的电流
0
2 d
2
1 tII
L A VT L A V
I
360
有效值,
平均值,
L AVT AV II?3 6 0
(10-37)
10.3.2 单相全波可控整流电路一、电阻性负载桥式可控整流电路
T1,T2 --晶闸管
D1,D2 --二极管T1 T2
D1 D2
RL
uL
u2
A
B
+
-
uG
(10-38)
u2 > 0时 的导通路径
（ UG加入后）：
u2 (A) T1
RL
D2u2 (B)
T1 T2
D1 D2
RL
uL
u2
A
B
+
-
1,电路及工作原理
uG
(10-39)
T2
RL
D1u2 (A)
u2 (B)
u2 < 0时导通路径：
T1 T2
D1 D2
RL
uL
u2
A
B
+
-
(10-40)
2,工作波形
t
u2
t
uG
t
uL
t
uT1
T1 T2
D1 D2
RL
uL
u2
A
B
+
-
(10-41)
3,输出电压及电流的平均值
π
2 )(dπ
1
tuU L A V
π
2 )(ds in2π
1
ttU
L
L A V
L A V R
UI?
2
c o s19.0
2
U
(10-42)
例,桥式可控整流电路中，
U2=220V,RL=3?,可控硅控制角?=15~180?，求输出电压平均值 UL的调节范围，以及可控硅（包括二极管）的电流平均值的最大值和承受的最大反向电压。
T1 T2
D1 D2
RL
uL
u2
A
B
+
-
=191V,?=15?
=0V,?=180?
=191/3=64A
承受的最高反向电压,
2
c o s19.0
2
UU
L AV
L
LA V
LA V R
UI?
V3112 2 UU D R M
(10-43)
二、电感性负载桥式可控整流电路该电路加续流二极管后电路工作情况以及负载上的电流、电压和电阻性负载类似，请自行分析。
u2
T1 T2
D1 D2
D
uL
R
L
(10-44)
两种常用可控整流电路的特点电路特点
1,该电路只用一只晶闸管，且其上无反向电压。
2,晶闸管和负载上的电流相同。
电路一：
u2
T
D2D1
D4
uLR
L
D3
(10-45)
T1
T2
D1
D2
u2 uLR
L
电路特点
1,该电路接入电感性负载时,D1,D2 便起续流二极管作用。
2,由于 T1的阳极和 T2的阴极相连，两管控制极必须加独立的触发信号。
电路二：
(10-46)
T1 T2
D1 D2
R
uL
u2
E +
–
带反电动势负载的可控整流电路
1,该电路的工作过程。
2,画出 uL,iL的工作波形。
(10-47)
10.4.1 单结晶体管工作原理结构 等效电路
E
（发射极）
B2
（第二基极）
B1
（第一基极）
N
P E
B2
B1
RB2
RB1
管内基极体电阻PN结
§ 10.4 触发电路
(10-48)
工作原理：
当 uE < UA+UF = UP 时
PN结反偏,iE很小；
当 uE? UP 时
PN结正向导通,iE迅速增加。
B2
E
RB1
RB2
B1
A UBB
iE
-- 分压比(0.35 ~ 0.75)
UP -- 峰点电压
UF -- PN结正向导通压降BB
BB
B
BBA
U
RR
R
UU
21
1
(10-49)
10.4.2 单结晶体管的特性和参数
IE
uE
UV UP
IV
UV,IV --谷点电压、电流
（维持单结管导通的最小电压、电流。）
负阻区
UP-- 峰点电压
（单结管由截止变导通所需发射极电压。）
uE<UV 时单结管截止 uE>UP 时单结管导通
(10-50)
IE
uE
UV UP
IV
负阻区
UE>UP 后，大量空穴注入基区，管内基极体电阻
RB1?0,致使 IE增加,UE反而下降，出现负阻。
负阻区存在的原因：
E
B2
B1
RB2
RB1
(10-51)
单结管符号
E
B2
B1
单结管重要特点
1,UE<UV 时单结管截止；
2,UE>UP 时单结管导通。
(10-52)
10.4.3 单结晶体管振荡电路一、振荡过程分析
R R2
R1
C
U
uC uO
E
B1
B2
电路组成 振荡波形
uC
t
t
uo
UV
UP
(10-53)
21 BB RR
U
2211
1 RRRR
UI
BB
R
1,uE = uC <UP 时，单结管不导通,uo? 0。
IR1
R1,R2是外加的，不同于内部的 RB1,RB2。前者一般取几十欧 ~几百欧； RB1+RB2
一般为 2~15千欧。
此时 R1上的电流很小，其值为：
R R2
R1
C
E
uC uO
E
B1
B2
(10-54)
2,随电容的 充电,uC逐渐升高。当 uC? UP 时，单结管导通,uo=UP-UF。 然后电容通过 R1放电,当放电至 uc? UV 时，单结管重新关断，使 uo?0。 R1上便得到一个脉冲电压。
R2起温度补偿作用
UP
UV
UP-UF
UP,UV-- 峰点、谷点电压
UF --PN结正向导通压降
E
R2
R1
R
C
E
uC uo
uC
t
uo
t
(10-55)
uC
t
t
uo
UV
UP
VC Uu )0(
*二、振荡周期与脉冲宽度的计算
T
tw
T振荡周期； tw 脉冲宽度。
设 T1=T-tw
uC上升阶段：
RC
t
VVC UEUu
e)(
P
V
UE
UERCT ln
1
t=T1时,uC=UP
EuC)(
RC
(10-56)
P
V
UE
UERCT ln
1
1
1lnln
1 RCUE
UERCT
P
V
因为 UV << E，且
EE
RR
RE
RRRR
RRUU
BB
B
BB
B
FP
21
1
2211
11
(10-57)
CRCRRRR B 1221 )//(//
uC下降阶段：
tCPCC uUuu e)()(
V
P
CV
CP
w U
UCR
uU
uUt ln
)(
)(ln
1
t=tw时,uC=UV
0
//)(
)(
1
1
2211
11
E
RR
R
E
RRRRR
RR
u
BB
B
C R
R2
R1
C
E
uC uO
E
B1
B2
PC Uu )0(
——脉冲宽度
(10-58)
V
P
CV
CP
w U
UCR
uU
uUt ln
)(
)(ln
1
1
1ln
11 RCTtTT w
—周期注意,R 值不能选的太小，否则单结管不能 关断，电路亦不能振荡。
1
1lnln
1 RCUE
UERCT
P
V
R太小时,uC下降阶段将有以下关系：
V
BB
B
C UERRRRR
RRu?
//)()( 2211
11
R R2
R1
C
E
uC uO
E
B1
B2
(10-59)
一、电路
u1
R2
R1
a
RP
Cuc
u2
R
b
c
d eD
Z
T1 T2
D1 D2
uLR
L
u3
主电路触发电路
§ 10.5 单结管触发的可控整流电路
(10-60)
二、波形关系 u2
uab
U2M
U2M
ucb
削 波整 流
UZ
a
u2
R
b
c
DZ
UZ
整流稳压电路部分
(10-61)
UZ
削 波ucb
udb
UP
UV
ueb
UP-UD 触 发 脉 冲
UZ
R1
R2
RP
Cuc
c
d e
DZ
b
电容充、放电单结晶体管电路部分
(10-62)
uL
u3
ueb 触发脉冲输出电压
u3 T1 T2
D1 D2 uL
RL
b e
可控硅桥式整流电路部分
(10-63)
1,单结管触发的可控整流电路中，主电路和触发电路为什么接在同一个变压器上？
问题讨论
d
u1
R2
R1
a
RP
Cucu2
R
b
c
eDZ
T1 T2
D1 D2
uLRL
u3
(10-64)
2,触发电路中，整流后为什么加稳压管？
d
u1
R2
R1
a
RP
Cucu2
R
b
c
eDZ
T1 T2
D1 D2
uLRL
u3
(10-65)
3,半个周期内若干触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？其移相范围（即控制角?
的变化范围）有多大？
ueb 触发脉冲
2?
(10-66)
4,输出电压如何调节，其大小如何计算？
d
u1
R2
R1
a
RP
Cucu2
R
b
c
eDZ
T1 T2
D1 D2
uLRL
u3
(10-67)
1,单结管触发的可控整流电路中，主电路和触发电路为什么接在同一个变压器上？
保证主电路和触发电路的电源电压同时过零（即两者同步），使电容在每半个周期均从零开始充电，从而保证每半个周期的第一个触发脉冲出现的时刻相同（即?角一样）,以使输出电压的平均值不变。
udb
UP
UV
电容充、放电
(10-68)
2,触发电路中，整流后为什么加稳压管？
稳压管的作用,将整流后的电压变成梯形
（即削波），使单结管两端电压稳定在稳压管的稳压值上，从而保证单结管产生的脉冲幅度和每半个周期产生第一脉冲的时间，不受交流电源电压变化的影响。
UZ
R1
R2
RP
Cuc
c
d eD
Z
budb
UP
UV
ueb
UP-UD
触 发 脉 冲电容充、放电
(10-69)
3,半个周期内若干触发脉冲中，为什么只有第一个起作用？其移相范围（即控制角? 的变化范围）
有多大？
根据单结管的特性，它一旦触发导通，在阳极电压足够大的条件下，即使去掉触发信号，
仍能维持导通状态。因此，每半个周期中只有一个触发脉冲起作用。
(10-70)
触发脉冲移相范围的计算
T—电源电压的周期
R2
R1
a
RP
Cuc
u2
R
b
c
d eD
Z
ude
t
1
1lnln CR
UE
ECRT'
P
P
P
每半个周期出现第一个脉冲的时间为电容电压从 0
充到 UP的时间 T'。
1
1ln3 6 0 CR
T P
(10-71)
4,输出电压如何调节，其大小如何计算？
RP 电容充电速度变慢? uL
电压的调节：
电压的计算：
22
c o s190 U.U
L
R2
R1
a
RP
Cuc
u2
R
b
c
d eD
Z
(10-72)
*三、具有放大环节的可控整流电路放大环节调节过程：
US（给定电压） T1管的 uc1 T2管的 ic2
电容充电速度加快?
触发脉冲前移uL
脉冲变压器
R
u2
RE2R1
RS
T1
T2
RE1
RC1
US
(10-73)
10.6.1 交流调压主 电 路触 发 电 路
u1
~ u
G1
G2 RL uL
u2
R
RE2R1
RS
T1
T2
RE1
RC1
US
uG1
uG2
§ 10.6 单结管的其它应用
(10-74)
电路特点主电路的两只晶闸管不共阴极，两者的控制极必须由两个独立的触发脉冲触发，才能正常工作。因此，触发电路中脉冲变压器的副边有两个线圈，分别为两只晶闸管提供触发信号。
uG1
uG2
部分触发电路G
1
G2 RL uL
部分主电路
(10-75)
主电路的两只晶闸管，分别在交流电源的正负半周内触发导通，从而实现交流调压的目的。
G1
~ u G2 RL uL
T1
T2
电源电压正半周时,T1 触发导通；负半周时,T2 触发导通。
(10-76)
波形关系
u
uG1 uG2
uL
G1
u G2 RL
uL
T1
T2
(10-77)
10.6.2 单相无源逆变器变压器直流电源 具有中心抽头的电感滤波电容
+
-
E
L1
L2
T1
T2
C1
C2
RL
G1
G2
T
(10-78)
工作原理,工作时,两晶闸管由频率一定、相位差为
180° 的两个脉冲信号交替作用在它们的控制极上。从而由直流电源提供能量，在负载上得到交流电压。
当触发脉冲作用于 T1
的控制极上时,T1导通，直流电源给电容
C1充电，其方向如图中虚线所示。充电电流通过变压器 T 给负载提供一定的电压； U
L
T1
T2
+
-
E
L1
L2C1C2
RL
G1
G2
T
+-
(10-79)
当触发脉冲作用于 T2的控制极时,T2导通，电容 C1
通过 T2放电，其方向如图中虚线所示。放电电流通过变压器 T给负载提供与上方向相反的电压。
U
L
电容放电时，放电电流在电感 L2 上产生感应电动势，方向如图所示。此感应电动势通过互感，在 L1
上产生的电压将晶闸管
T1 关断；同理，电容充电时 L2上的感应电动势将 T2 关断。
+
-
-
+
T1
T2
+
- E L1
L2
C1
C2
RL
G2
T
+-
(10-80)
10.6.3 晶闸管用做控制器件拨盘式密码锁控制电路
12
3
4
5
6 7 8
9
10
11
12
拨盘开锁继电器按钮
UCCJ
T3
T2
T1
S
D1
D2
R
(10-81)
工作原理根据晶闸管的特性分析可知，
开锁时三个晶闸管的工作顺序应该是,T1–T2–T3。否则
T3或 T2将因阳极和阴极间加不上电压而不导通，继电器线圈不通电，锁打不开。
1,开锁时 晶闸管工作情况
UCC
T3
T2
T1
J
D1
D2
T1导通时的路径
T3,T2的导通路径请自行分析。
T1导通时的路径如图中虚线，此时发光管 D2导通，给出指示信号。
(10-82)
锁打开
2,开锁过程根据开锁时三只晶闸管导通顺序的要求以及 图中连线，可知开锁过程如下：
拨盘拨至 10 T2导通按下 S
T3导通拨盘拨至 2 按下 S
拨盘拨至 7 按下 S T1导通
12
3
4
5
6 7 8
9
10
11
12
UCCJ
T3
T2
T1
S
D1
D2
R
(10-83)
7--10--2
结论此密码锁的 开锁密码是,?
改换密码号的办法：变更拨盘和晶闸管控制极的连线 。（ 如改变图中兰色线和拨盘的连接 ）。
12
3
4
5
6 7 8
9
10
11
12
J
T3
T2
T1
D1
D2
S
UC
R
(10-84)
防止长期按下按钮，拨动拨盘而自动开锁的办法：
将拨盘中的某几个点接地。使拨盘转到该接地点时，按钮按下后通过电阻（ R）支路产生较大分流，使晶闸管中的电流降低到最小维持电流以下，
迫使其关断。从而防止琐被打开。
12
3
4
5
6 7 8
9
10
11
12
J
T3
T2
T1
D1
D2
S
UC
R
(10-85)
10.7.1 晶闸管的保护晶闸管承受过电压的能力极差,电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。正向电压超过转折电压时，会产生误导通，导通后的电流较大，使器件受损。
晶闸管的主要缺点,过流、过压能力很差。
晶闸管的热容量很小,一旦过流，温度急剧上升，
器件被烧坏。
例如：一只 100A的晶闸管过电流为 400A时，
仅允许持续 0.02秒，否则将被烧坏；
§ 10.7 晶闸管的保护及其它类型
(10-86)
一、过流保护措施快速熔断器,电路中加快速熔断器。
过流截止电路,利用电流反馈减小晶闸管的导通角或停止触发，从而切断过流电路。
接在输出端接在输入端 和晶闸管串联
~
过流继电器,在输出端串接直流过流继电器。
(10-87)
阻容吸收硒整流堆二、过压保护
,利用电容吸收过压。即将过电压的能量变成电场能量储存到电容中，然后由电阻消耗掉。
,硒堆为非线性元件，过压后迅速击穿，
其电阻减小，抑制过压冲击。高电压过后，硒堆可恢复到击穿前的状态。
~
C
R
C
R
C
R
C
R
R
C
硒堆
(10-88)
*10.7.2 晶闸管的其它类型一、双向晶闸管
1,特点：
相当于两个反向晶闸管并联，两者共用一个控制极。
T1
P1
P2
N1
T2 G
N2 N3
N
G
T1
T2
P2
N3
P1
N2
N1
N P1
N1P2
(10-89)
2,符号：
T1
T2 G （控制极）
（第一电极）
（第二电极）
(10-90)
3,工作原理：
UT1>UT2时,控制极相对于 T2
加正脉冲，晶闸管正向导通，电流从 T1流向 T2。
UT2>UT1时,控制极相对于 T2加 负 脉冲，晶闸管反向导通，电流从 T2流向 T1。
双向晶闸管内部工作原理的详细分析，
请参阅有关资料。
T1
T2 G
(10-91)
二、可 关 断晶闸管 GTO--Gata Turn Off thyristor
可关断晶闸管的触发导通与普通晶闸管相同。不同之处在于：普通晶闸管的关断不能控制，只能靠减小阳极电压或工作电流来实现。普通晶闸管属半控器件；而可关断晶闸管可在控制极上加负触发信号将其关断，
因此它属全控器件。
晶闸管的类型较多，不一一介绍。
(10-92)
第十章结束电子技术模拟电路部分
