汽車電子技術基礎 教案7

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1、課程教案首頁 No.7 授課題目 晶閘管及其特性 教學單元 學 時 2 [ V ] 4 [] 教學目標 ［知識目標］: 晶閘管的結構與工作原理 ［能力目標］: 讓學生進一步理解晶閘管的結構及工作原理。 ［素質(zhì)目標］: 逐步培養(yǎng)學生分析電路的能力。 重點 難點 晶閘管的工作原理 晶閘管的特性 教學方法 實物演示法、講授法、操作法 能力訓練 （作業(yè)） 教學體會 授課班級 授課時間及地點 年 月 日（星期 ）第 節(jié)，樓 室 年 月 日（星期 ）第 節(jié)，樓 室 年 月 日（星期 ）第 節(jié)，樓 室 年 月 日（星期 ）第

2、節(jié)，樓 室 年 月 日（星期 ）第 節(jié)，樓 室  任務 設計 步驟一：復習提問，起到承上啟下作用。 10分鐘 1 .說明單相半波整流電路輸出點電壓如何計算？ 2. 說明單相橋式整流電路輸出點電壓如何計算？ 由于二極管整流電路得到固定的脈動直流電壓，應用在整流電壓改變的場合，可以選用晶閘 管作為整流元件，滿足工作要求。開門見山引入本課內(nèi)容。 步驟二：講授新課 65分鐘 通過PPT進行結構和工作原理分析。 晶閘管及其特性 一、晶閘管的結構與工作原理 1. 晶閘管的結構 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

3、且安裝方便；平板型晶閘管可由兩個散熱器將其夾在中間。如下圖所示： 2.晶閘管的工作原理 按晶體管的工作原理圖，得: 婦=5+/ COH\ ‘C2 = K + ICBO2 lK =0 +】G 1A =，C1 +，C2 式中al和a2分別是晶體管VI和V2的共基極電流增益；lCBOX和ICBO2分別是VI和V2的共 基極漏電流。由以上式可得： j _。⑦/一 + ’CBO1 + 1CB02 ]一0] +%） 在低發(fā)射極電流下a是很小的，而當發(fā)射極電流建立起來之后，a迅速增大。阻斷狀態(tài)：/G=0, al+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

4、。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⑦+以趨近于1的話，流過晶閘管的電流將趨近于無窮大，實現(xiàn)飽 和導通。L實際由外電路決定。 晶閘管正常工作時的特性總結如下： （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） 晶閘管一旦導通，門極就失去控制作用。 （4） 要使晶閘管美斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以下。 二、晶閘管的特性 1. 伏安特性 （1）正向特性 Ic=O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

5、轉(zhuǎn)折電壓￡bo,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IV左右。 （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。當反向電 壓達到反向擊穿電壓后，可能導致晶閘管發(fā)熱損壞。 2, 晶閘管的開關特性 1） 開通過程 延遲時間：td （0.5?1.5”） 上升時間：tr （0. 5?3|is） 開通時間質(zhì)以上兩者之和：tgt=td+tr 2） 關斷過程 反向阻斷恢復時：0 正向阻斷恢復時間：0 關斷時間tu以上兩者之和：tq=trr+t『 普通晶閘管的關斷時間約兒百微秒。

6、 三、參數(shù)計算 1. 電壓定額 （1） 斷態(tài)重復峰值電壓U眥 在門極斷路而結溫為額定值時，允許重復加在器件上的正向峰值電壓。 （2） 反向重復峰值電壓（｝冊 在門極斷路而結溫為額定值時，允許重復加在器件上的反向峰值電壓。 通常取晶閘管的11豚和。呻中較小的標值作為該器件的額定電壓。 通態(tài)（峰值）電壓Ut 晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時的瞬態(tài)峰值電壓。選用時，一般取額定電壓 為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓2?3倍。 2. 電流定額 （1）通態(tài)平均電流It俐） 在環(huán)境溫度為40°C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結溫不超過額定結溫時所允許流過的最大工頻 正弦半波電

7、流的平均值。標稱其額定電流的參數(shù)。使用時應按有效值相等的原則來選取晶閘管。 (2) 維持電流Ih 使晶閘管維持導通所必需的最小電流。 (3) 擎住電流II 晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后，能維持導通所需的最小電流。對同一晶閘管來 說，通常L.約h為的2?4倍。 (4) 浪涌電流I1SH 指由于電路異常情況引起的并使結溫超過額定結溫的不重復性最大正向過載電流。 3. 動態(tài)參數(shù) 除開通時間M和關斷時間L.外,還有： (1 )斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt 指在額定結溫和門極開路的情況下，不導致晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的外加電壓最大上升 率。電壓上升率過大，使充電電流足夠

8、大，就會使晶閘管誤導通。 (2)通態(tài)電流臨界上升率di/dt 指在規(guī)定條件下，晶閘管能承受而無有害影響的最大通態(tài)電流上升率。如果電流上升太快，可能 造成局部過熱而使晶閘管損壞。 普通晶閘管的各電極判別分析 由普通晶閘管的結構圖可知：控制極G與陰極K之間為一個PN結(JQ,具有單向?qū)щ娦裕? 而陽極A與控制極G之間有兩個反向串聯(lián)的PN結(Ji、JD,因此，通過用萬用表的RX100電阻 檔測量各電極之間的電阻阻值，就能確定三個電極。 3. 普通晶閘管的各電極判別操作 將萬用表黑表筆接晶閘管的某一電極，紅表筆依次去接晶閘管的另外兩個電極，若測量結果 有一次為兒千歐姆，而另一次為兒百

9、歐姆，則可判定黑表筆所接電極是控制極G,并且前一次紅表 筆所接的電極是陽極A,后一次紅表筆所接的電極是陰極K。若兩次測得的電阻阻值都接近無窮大,則需要更換黑表筆所接電極，直到找出晶閘管的三個電極為止。 四、普通晶閘管的質(zhì)量判斷 1、用萬用表的RX1K電阻檔測量普通晶閘管的陽極A與陰極K之間的正、反向電阻阻值，正 常時均應接近無窮大。若測得陽極A與陰極K之間的正、反向電阻阻值為零或較小，則說明晶閘 管的內(nèi)部已被擊穿或漏電。 2. 普通晶閘管的控 卜 制極G與陰極K之間的正向電阻阻值約為 2KQ,反向電阻阻值約為80KQ以上，若兩次測得的電阻阻值均很大或很小，則說明普通晶閘管的 控制極G與陰極K之間開路或短路。 3. 普通晶閘管的陽極A與控制極G的正向電阻阻值約為幾百千歐姆，反向電阻阻值接近無窮 大，陽極A與控制極G相當于兩個反向串聯(lián)的PN結（力、J2）,若出現(xiàn)陽極A與控制極G之間的正、 反向電阻阻值不一樣，則說明其中有一個PN結被擊穿。 五、晶閘管的使用 1. 晶閘管的整流應用 （1） 單向整流 （2） 三相整流 2. 晶閘管的逆變應用 （1） 有源逆變 （2） 無源逆變 步驟三：師生共同回顧總結 15分鐘 1.晶閘管的導通條件是什么？ 2. 晶閘管的關斷條件是什么？