功率二极管又称整流二极管,属于不可控器件
电气符号
A端为阳极,K端为阴极
外形
伏安特性
正向特性:电压小于门坎电压时,二极管只流过很小的电流;电压大于门坎电压时,电流急剧增加,呈现低阻态,管压降约0.6V。
反向特性:开始只有很小的漏电流,电压增大,电流增大,呈现高阻态;电压增加到超过Uro,漏电流击穿管子,呈现短路或开路状态。
主要参数
正向平均电流Ivd(额定电流):长期允许通过的最大工频半波电流的平均值。
正向压降Uvd(管压降):管子流过稳定正向电流时所对应的正向压降。
反向不重复峰值电压Ursm:器件反向伏安特性曲线的转折处。
反向重复峰值电压Urrm(额定电压):管子能够重复施压的反向最高电压,Urrm = Ursm * 80%。
击穿电压Uro:反向击穿电压。
反向恢复时间:正向电流降至零起到恢复反向阻断能力为止的时间。
选型
额定电流原则:确定电路最大电流Ivdm,Ivd=(1.5~2)*(Ivdm/1.57)。
额定电压原则:确定电路最大反向电压Uvdm,Urrm = (2~3)*Uvdm。
主要类型
普通功率二极管:又称整流二极管,用于开关频率不高的整流电路中。反向恢复时间长,但额定电压和额定电流可以达到很高。
快恢复二极管:用于与可控开关配合的高频电路中。反向恢复时间短,可以达到5us。
肖特基二极管:用于高频、低压方面,如高频仪表和开关电源。优点是导通电压小、开关损耗小、开关时间短;缺点是反向漏电流大、阻断电压低。
晶闸管又称可控硅,属于半控型器件。
电器符号
外形
原理
导通:阳极-阴极加正向电压,门极-阴极加合适的正向电压。
关断:阳极电流减小到一定数值以下。(晶闸管一旦导通,门极即失去控制作用)
特性
在门极电流Ig1=0的情况下,逐渐加大正向阳极电压,晶闸管处于断态,只有很小的正向漏电流;增加正向阳极电压,当达到转折电压Ubo时,漏电流突然剧增,自身压降很小,晶闸管正向导通(门极电流越大,阳极电压转折点越低;正常情况下不允许把阳极电压加到Ubo来使晶闸管导通)。正常情况下,通过门极输入触发电流Ig,使晶闸管导通。逐步减小阳极电流,当电流小于维持电流Ih时,晶闸管阻断。
晶闸管承受反向阳极电压,晶闸管阻断;电压增加到一定数值,漏电流增加较快;继续增加晶闸管击穿损坏。
主要参数
正向重复峰值电压Udrm:在门极断开和晶闸管阻断情况下,可重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。正向不重复峰值电压Udsm,Udrm=Udsm*80%。
反向重复峰值电压Urrm:在门极断开的情况下,可重复加在晶闸管两端的反向峰值电压。反向不重复峰值电压Ursm,Urrm=Ursm*80%。
额定电压Uvtn:Udrm和Urrm的较小值并向下取整(百伏)。
额定电流Ivt:长期允许通过的最大工频半波电流的平均值。
通态平均电压Uvt:额定电流时,晶闸管阳极和阴极间电压降的平均值。当晶闸管流过较大的恒定直流电流时,其通态平均电压比厂家定义值要大,约1.5V。
维持电流Ih和擎住电流Il:门极开路时,能维持晶闸管继续导通的最小电流称为维持电流Ih;门极加上触发晶闸管导通后立即撤除触发电压,此时器件维持导通所需电流称为擎住电流Il。
门极触发电流Igt:室温、阳极电压6V直流电压时,晶体管从阻断到完全开通所需的最小门极直流电流。
门极触发电压Ugt:对应于门极触发电流时的电压。
断态电压临界上升率du/dt:门极断路条件下,器件从断态转入通态的最低电压上升率。
通态电流临界上升率di/dt:由门极触发晶闸管使其导通时,能够承受而不导致损坏的通态电流的最大上升率。
选型
额定电流原则:确定电路最大电流Ivtm,Ivt=(1.5~2)*(Ivdm/1.57)。
额定电压原则:确定电路最大反向或反向电压Uvtm,Uvt = (2~3)*Uvtm。
派生器件
双向晶闸管:把一对反并联的普通晶闸管集成在同一硅片,只用一个门极触发的组合器件。G端加+/-电压,都可以导通晶闸管,但从触发灵敏度上将1+ > 1- = 3- > 3+。
快速晶闸管:工作频率几十~几千Hz,开通时间1~2us,关断时间几~几十us。
光控晶闸管:使用光信号触发晶闸管导通。
晶闸管的派生器件,属于全控型器件。
电气符号
特性
阳极加正向电压,门极加正脉冲信号,GTO由断态转为通态,开通时间ton=td+tr。
GTO导通后,门极加负负脉冲信号,GTO关断,关断时间toff=ts+tf。
主要参数
大多数和普通晶闸管相同。
最大可关断阳极电流Iato:用门极电流可以重复关断的阳极峰值电流
阳极尖峰电压Up:下降时间的尾部出现的尖峰电压。
关断增益βoff:最大关断阳极电流Iato与门极负电流最大值之比。
维持电流Ih:阳极电流减小到开始出现GTO元不能再维持导通的电流值。
擎住电流Il:门极触发后,阳极电流上升到保持所有GTO元导通的最低值。
GTR和BJT一样是三极管的一种,属于电流控制型自关断器件。
电气符号
外形
特性
输出特性(和BJT类似):作为电力开关使用时,其断态工作点必须在截止区,通态工作点必须在饱和区。
主要参数
电压参数:发射极开路时,集电极-基极反向击穿电压BUcbo;基极开路时,集电极-发射极击穿电压BUceo;发射极和基极用电阻连接时,集电极-发射极击穿电压BUcer;发射极和基极短路时,集电极-发射极击穿电压BUces;发射结反偏时,集电极-发射极击穿电压BUcex。BUcbo>BUcex>BUces>BUcer>BUceo。
集电极电流额定值Icm:β值下降到额定值1/2~1/3时的Ic值定为Icm。实际使用过程中留有余量,一般只能用到Icm一半左右。
最大耗散功率Pcm:在最高允许结温时对应的耗散功率。
直流电流增益hfe:直流工作时集电极和基极电流之比。
开关频率:开通时间和关断时间越小越好。