汽車電子技術(shù)基礎(chǔ) 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(xué)單元 學(xué) 時(shí) 2 [ V ] 4 [] 教學(xué)目標(biāo) ［知識(shí)目標(biāo)］: 晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理 ［能力目標(biāo)］: 讓學(xué)生進(jìn)一步理解晶閘管的結(jié)構(gòu)及工作原理。 ［素質(zhì)目標(biāo)］: 逐步培養(yǎng)學(xué)生分析電路的能力。 重點(diǎn) 難點(diǎn) 晶閘管的工作原理 晶閘管的特性 教學(xué)方法 實(shí)物演示法、講授法、操作法 能力訓(xùn)練 （作業(yè)） 教學(xué)體會(huì) 授課班級(jí) 授課時(shí)間及地點(diǎn) 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(wù) 設(shè)計(jì) 步驟一：復(fù)習(xí)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(diǎn)電壓如何計(jì)算？ 2. 說明單相橋式整流電路輸出點(diǎn)電壓如何計(jì)算？ 由于二極管整流電路得到固定的脈動(dòng)直流電壓，應(yīng)用在整流電壓改變的場(chǎng)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(jìn)行結(jié)構(gòu)和工作原理分析。 晶閘管及其特性 一、晶閘管的結(jié)構(gòu)與工作原理 1. 晶閘管的結(jié)構(gòu) 外形有螺栓型和平板型兩種封裝；有三個(gè)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(gè)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(dāng)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(gè)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(shí)現(xiàn)飽 和導(dǎo)通。L實(shí)際由外電路決定。 晶閘管正常工作時(shí)的特性總結(jié)如下： （1） 承受反向電壓時(shí)，不論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會(huì)導(dǎo)通。 （2） 承受正向電壓時(shí)，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(shí)，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(shí)，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, 晶閘管的開關(guān)特性 1） 開通過程 延遲時(shí)間：td （0.5?1.5”） 上升時(shí)間：tr （0. 5?3|is） 開通時(shí)間質(zhì)以上兩者之和：tgt=td+tr 2） 關(guān)斷過程 反向阻斷恢復(fù)時(shí)：0 正向阻斷恢復(fù)時(shí)間：0 關(guān)斷時(shí)間tu以上兩者之和：tq=trr+t『 普通晶閘管的關(guān)斷時(shí)間約兒百微秒。

6、 三、參數(shù)計(jì)算 1. 電壓定額 （1） 斷態(tài)重復(fù)峰值電壓U眥 在門極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的正向峰值電壓。 （2） 反向重復(fù)峰值電壓（｝冊(cè) 在門極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)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(biāo)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(shí)的瞬態(tài)峰值電壓。選用時(shí)，一般取額定電壓 為正常工作時(shí)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(jié)溫不超過額定結(jié)溫時(shí)所允許流過的最大工頻 正弦半波電

7、流的平均值。標(biāo)稱其額定電流的參數(shù)。使用時(shí)應(yīng)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(dǎo)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(hào)后，能維持導(dǎo)通所需的最小電流。對(duì)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(jié)溫超過額定結(jié)溫的不重復(fù)性最大正向過載電流。 3. 動(dòng)態(tài)參數(shù) 除開通時(shí)間M和關(guān)斷時(shí)間L.外,還有： (1 )斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt 指在額定結(jié)溫和門極開路的情況下，不導(dǎo)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(huì)使晶閘管誤導(dǎo)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(jié)構(gòu)圖可知：控制極G與陰極K之間為一個(gè)PN結(jié)(JQ,具有單向?qū)щ娦裕? 而陽極A與控制極G之間有兩個(gè)反向串聯(lián)的PN結(jié)(Ji、JD,因此，通過用萬用表的RX100電阻 檔測(cè)量各電極之間的電阻阻值，就能確定三個(gè)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(gè)電極，若測(cè)量結(jié)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(cè)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(gè)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(cè)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(shí)均應(yīng)接近無窮大。若測(cè)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(cè)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(dāng)于兩個(gè)反向串聯(lián)的PN結(jié)（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(gè)PN結(jié)被擊穿。 五、晶閘管的使用 1. 晶閘管的整流應(yīng)用 （1） 單向整流 （2） 三相整流 2. 晶閘管的逆變應(yīng)用 （1） 有源逆變 （2） 無源逆變 步驟三：師生共同回顧總結(jié) 15分鐘 1.晶閘管的導(dǎo)通條件是什么？ 2. 晶閘管的關(guān)斷條件是什么？