晶闸管是如何导通和关断的？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-09-30 08:57 标签： 要想使正向导通着的普通晶闸管关断

　　可关断（Gate Turn-Off thyristor，简称GTO），亦称门控晶闸管，是大功率器件的一种，可作为VVVF牵引使用，用于控制供铁路车辆使用的交流牵引电动机。可关断晶闸管主要特点是当门极加负向触发信号时晶闸管能自行关断。可关断晶闸管也属于PNPN四层三端器件，其结构及等效电路和相同。

　　GTO有3个引出电极（图2）, 分别用阳极(A)、阴极(K)、门极(G)表示。正向时，阳极和阴极间加正压，若门极无电压,则GTO阳极电压低于转折电压时不会导通；若门极加正压,则GTO在阳极电压小于转折电压时被门极触发导通(图1b)。GTO的关断是在门极加一定的负压，抽出负电流，使阴极导通区由接近门极的边缘向阴极中心区收缩，可一直收缩到载流子扩散长度的数量级。因为,GTO的阴极条宽度小,抽流时,P2区横向电阻引起的横向压降小于门、阴极的反向击穿电压。此时,由于GTO不能维持内部电流的正反馈，通态电流开始下降，此过程经过一定时间，GTO达到关断。

　　（1）阳极伏安特性

　　（2）通态压降特性

　　GTO的动态特性是指GTO从断态到通态、从通态到断态的变化过程中，电压、电流以及功率损耗随时间变化的规律。

　　（1） GTO的开通特性

　　当阳极施以正电压，门极注入一定电流时，阳极电流大于擎住电流之后，GTO完全导通。

　　（2） GTO的关断特性

　　GTO的门极、阴极加适当负脉冲时，可关断导通着的GTO阳极电流。

　　可关断晶闸管是一种较理想的直流开关元件，作开关时，与普通晶闸管相比，最突出的优点是：

　　①能自关断，不需要复杂的换流回路；

　　①同样工作条件下擎住电流大。擎住电流指刚从断态转入通态并切除门极电流之后，能维持通态所需的最小阳极电流。

　　②关断脉冲对功率和负门极电流的上升率要求高。

　　可关断晶闸管与功率晶体管相比,其优点是：

　　①能实现高压、大电流；

　　②能耐受浪涌电流；

　　③开关时只需瞬态脉冲功率。缺点是门控回路比较复杂。

　　将万用表拨至R×1档，测量任意两脚间的电阻，仅当黑表笔接G极，红表笔接K极时，电阻呈低阻值，对其它情况电阻值均为无穷大。由此可迅速判定G、K极，剩下的就是A极。

原理：晶闸管在工作过程中，它的阳极(A)和阴极(K)与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路，可控整流作用：可控硅的作用之一就是可控整流，这也是可控硅最基本也最重要的作用，在一个最基本的单相半波可控整流电路中，当正弦交流电压处于正半周时，只有在控制极外加触发脉冲时，可控硅才被触发导通，负载上才会有电压输出，因此可以通过改变控制极上触发脉冲到来的时间，来进一步调节负载上输出电压的平均值，达到可控整流的作用。


　　晶闸管是一种开关元件，由于他只有导通和关断两种工作状态，所以晶闸管具有开关特性，这也就是晶闸管的作用，他的开关是需要一定的条件才能转化.

　　晶闸管的原理：可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。


晶闸管的作用在不同的电路中有所不同，但主要是作为可快速开通的电子开关来使用。 其原理是通过低电压小功率门极控制高电压大功率的阳极和阴极的开通和关断。 晶闸管是半控器件，可以控制开通，但不能控制关断。关断由主回路电流过零决定。所以一般用在交流回路中。


晶体闸流管简称为品闸管，也叫做可控硅，是一种具有三个PN结的功率型半导体器件。

因为它可以像闸门一样控制电流，所以称之为“晶体闸流管”。晶体闸流管是最常用的功率型半导体控制器件之一，具有广泛的用途。

晶体闸流管种类和规格很多，适用于各种不同的场合。根据控制特性的不同，晶体闸流管可分为单向晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管、正向阻断晶闸管、反向阻断晶闸管、光控晶闸管等。

根据电流容量的不同，晶体闸流管可分为小功率管、中功率管和大功率管。

根据关断速度的不同，晶体闸流管可分为普通晶闸管和高频晶闸管（工作频率>lOkHz）。根据封装和外观形式的不同，晶体闸流管可分为塑封式、陶瓷封装式、金属壳封装式、大功率螺栓式和平板式等。

双向晶闸管是在单向晶闸管的基础之上开发出来的，是一种交流型功率控制器件。双向品闸管不仅能够取代两个反向并联的单向晶闸管，而且只需要一个触发电路，使用很方便。

可关断晶闸管也称为门控晶闸管，是在普通晶闸管基础上发展起来的功率型控制器件。

晶体闸流管的文字符号为“VS”，图形符号如图4-43所示。

晶体闸流管具有3个引脚。单向晶闸管的3个引脚分别是阳极A、阴极K和控制极G，常见单向晶闸管的引脚如图4-44所示，使用中应注意识别，不要搞错。

双向晶闸管的3个引脚分别是控制极G、主电极T1和主电极T2，如图4-45所示。由于双向品闸管的两个主电极T1和T2是对称的，因此使用中可以任意互换。

晶体闸流管的特点：具有可控制的单向导电性，即不但具有一般二极管单向导电的整流作用，而且可以对导通电流进行控制，就好像闸门一样，起到控制电流有无和大小的作用。晶体闸流管的这一特点是由其特殊的结构所决定的。

晶闸管的导通条件是什么？

1. 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于关断状态。

2. 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。

3. 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。

4. 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。

闸管导通的条件是阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。

门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流IL以上。导通后的晶闸管管压降很小。

使导通了的晶闸管关断的条件是使流过晶闸管的电流减小至一个小的数值，即维持电流IH一下。

1、减小正向阳极电压至一个数值一下，或加反向阳极电压。

2、增加负载回路中的电阻。

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