硅可控整流元件及其应用PDF电子书下载

目录 1

第一章　硅可控概述 1

第二章　原理、结构、特殊硅可控 4

2.1　半导体的特性 4

2.2　N型半导体和P型半导体 5

2.3　P-N结的性质 6

2.4　硅可控原理 8

2.4.1　正向阻断特性 10

2.4.2　正向导通 13

2.4.3　开通现象 14

2.4.4　反向特性 18

2.4.5　关断 19

2.5　硅可控的制造和结构 20

2.5.1　P-N-P-N结的制造方法 20

2.5.2　结构 22

2.6　特殊硅可控 23

2.6.1　控制极可关断硅可控 23

2.6.2　光控硅可控（用光来开通的硅可控） 25

第三章　硅可控的额定和特性 27

3.1　术语的说明 27

3.1.1　什么叫额定值 27

3.1.2　有关额定值的术语 29

3.1.3　有关特性的术语 32

3.2　硅可控结的热损耗 35

3.2.1　正向电流所引起的功率损耗 35

3.2.2　在正向和反向阻断状态下的功率损耗 40

3.2.3　开关时产生的功率损耗 41

3.3　由内部损耗所引起的结部温升 43

3.3.1　结温 43

3.3.2　额定正向电流的表示方法 45

3.3.3　热阻 47

3.3.4　各种不同负载电流时的结温 52

3.3.5　瞬时热脉冲的结温特性 60

3.4　硅可控承受浪涌电流的能力 63

3.4.1　浪涌电流的额定值 64

3.4.2　I2t额定值 64

3.4.3　开通时的di/dt额定值 65

3.5　硅可控的电压额定、特性 66

3.5.1　反向电压 66

3.5.2　正向阻断电压 68

3.5.3　正向阻断电压上升率（dv/dt） 69

3.6　控制极特性和额定 72

3.6.1　控制极的电压-电流特性 72

3.6.2　控制极应加的控制功率 74

3.6.3　加在控制极上控制功率的脉冲宽度 75

3.6.4　反向阻断状态下控制极正向电压的影响 76

3.6.5　控制极反向偏置特性 77

3.7　维持电流 79

3.8　控制极开通特性 79

3.9　关断特性 80

3.9.1　关断特性 80

3.9.2　外部条件对关断时间的影响 82

3.9.3　关断的方法 84

第四章　特性的测量及试验 86

4.1　正向压降（导通电压）的测量 86

4.1.1　示波器法 86

4.1.2　直流法 87

4.1.3　平均正向压降测量法 87

4.2　正向和反向漏电流的测量 88

4.2.1　示波器法 88

4.2.3　平均漏电流测量法 89

4.2.2　直流法 89

4.3　控制极触发电流和电压的测量 90

4.4　最大不触发电流的测量 90

4.5　维持电流的测量 90

4.6　掣住电流的测量 91

4.7　开通时间的测量 92

4.8　关断时间的测量 93

4.9　极限正向阻断电压上升率的测量 96

4.10　稳态热阻的测量 97

4.11　瞬态热阻的测量 99

4.11.1　加热法 99

4.11.2　冷却法 99

4.12　硅可控的试验 100

4.12.1　浪涌电流试验 100

4.12.3　开通电流上升率（di/dt）试验 101

4.12.2　I2t试验 101

4.12.4　热疲劳试验 102

4.12.5　为了提高可靠性而进行的其他试验 103

第五章　控制极控制回路 104

5.1　控制回路应具备的条件 104

5.1.1　控制极的电压-电流特性 104

5.1.2　控制极的偏压 105

5.1.3　控制极箝位回路 105

5.2　直流触发 106

5.3　交流触发 106

5.4　交流相位控制 106

5.4.1　简单回路 107

5.4.2　丘隆回路 109

5.4.3　使用饱和电抗器的方法 109

5.4.4　使用单结晶体管的方法 111

5.4.5　使用单结晶体管的交直重迭法 119

5.4.6　隧道二极管法 120

5.4.7　交直迭加法（GE法） 123

5.4.8　其他的回路 125

第六章　硅可控的串联和并联连接 128

6.1　串联连接 128

6.1.1　正向和反向阻断状态的均压 129

6.1.2　开通过程的均压问题 130

6.1.3　阻断能力恢复过程的均压 131

6.1.4　分压电容器的串联电阻 133

6.2　串联连接时的控制极回路 135

6.2.1　应用隔离变压器的回路 135

6.2.2　串联硅可控的从属触发 137

6.3　并联连接 138

6.3.1　由于主回路的影响而产生电流分配不均衡 138

6.3.2　由于正向压降而产生不均衡 140

6.3.3　由于触发特性的不同而产生电流分配不均衡 141

6.3.4　使并联硅可控均流的方法 142

6.3.5　并联硅可控的控制极回路 145

6.4　硅可控的串、并联连接 146

第七章　静止开关和交流回路的控制 148

7.1　静止开关 148

7.1.1　直流静止开关 148

7.1.2　直流断路器 150

7.1.3　交流静止开关 151

7.2　交流回路的控制 151

7.2.1　交流回路的相位控制 151

7.2.2　基本线路 152

7.2.3　一个硅可控的相位控制线路 154

7.2.4　电阻炉温度控制 155

7.2.5　灯光调节装置 156

8.1　概述 158

第八章　整流线路 158

8.2　单相回路 160

8.2.1　单相半波电阻负载 160

8.2.2　单相半波电感负载 161

8.2.3　单相半波电容负载 162

8.2.4　单相全波（二相）和单相桥式线路 162

8.2.5　单相半控桥式线路 164

8.3　多相整流线路 165

8.3.1　多相整流线路的换流 166

8.3.2　多相线路的特性 167

8.3.3　三相半控桥式线路 170

8.4　他激式逆变线路 172

8.5　特殊整流线路 174

8.5.1　12相以上的多相整流线路 174

8.5.2　反向并联连接 175

8.6　整流线路中的特殊现象 178

8.6.1　高次谐波的产生 178

8.6.2　换流时的振荡电压 179

8.6.3　电压变化率 179

8.6.4　故障电流 180

第九章　直流电动机采用硅可控驱动和控制 181

9.1　直流电动机的运转特性 181

9.1.1　感应电势 181

9.1.2　转短 182

9.1.3　机械和电气方面的输入、输出功率 182

9.1.4　电动机的速度特性 183

9.1.5　电动机运转的过渡特性 185

9.2　整流器控制的直流电动机的运转 190

9.3　用整流器来快速控制直流电动机的加减速度以及反向运行 192

9.3.1　反向并联连接法（double convertet） 193

9.3.2　单组整流器电枢回路的转换方式 197

9.3.3　单组整流器励磁极性转换方式 198

9.4　整流器输出电压脉动的影响 200

9.4.1　直流电流不断续时的情况 200

9.4.2　直流电流断续的情况 203

9.4.3　减低直流电流脉动系数的方法 206

9.5　用硅可控控制直流电动机运转的实例 207

9.5.1　小型电动机（主要是伺服电动机）的可逆运转 207

9.5.2　用硅可控调节电动机的励磁 211

9.5.3　驱动大、中功率电动机用的硅可控装置 214

第十章　直流断续器和逆变器 216

10.1　直流断续器 216

10.2　直流断续器的应用 218

10.3　并联逆变器 221

10.4　改进型的并联逆变器（McMurray式逆变器） 224

10.5　改进型并联逆变器的工作 227

10.5.1　感性负载的情况 228

10.5.2　容性负载时的情况 232

10.6　逆变器的控制极电源及其起动 233

10.6.1　派生复合式多谐振荡线路 234

10.6.2　改进型逆变器的起动 235

10.6.3　高频起动的控制极回路 235

10.6.4　磁通复归回路 236

10.7　逆变器的电压调整 237

10.8　逆变器输出波形的改善 238

10.8.1　滤波器 238

10.8.2　改变相位来改进波形的方法 239

10.9　直接变频器 240

10.10　串联逆变器 241

第十一章　三相变频逆变器 247

11.1　串联逆变器 247

11.2　麦克墨莱（McMurray）式逆变器 249

11.3　串联二极管式逆变器 253

11.4　逆变器的级联 256

11.5　三相逆变器的控制极回路 258

11.5.1　环形计数器线路 259

第十二章　三相逆变器在交流电动机的运转及无换向 264

器电动机中的应用 264

12.1　感应电动机的频率控制 264

12.1.1　特性计算 265

12.1.2　逆变器波形对电动机特性的影响 268

12.1.3　制动和反转 269

12.2　同步电动机的频率控制 270

12.3　无换向器电动机的结构 271

第十三章　特殊硅可控的应用 275

13.1　控制极可关断的硅可控 275

13.1.1　由控制极信号而产生矩形波电压 275

13.1.2　产生锯齿波电压的回路 276

13.2　光控硅可控 277

13.2.1　用光控制负载电流的通断 277

13.2.2　在卡片读出器中的应用 277

第十四章　过电流和过电压的保护 279

14.1　保护问题的提出 279

14.2　整流器和逆变器的故障电流 279

14.2.1　整流器的逆弧电流 279

14.2.2　整流器的直流短路电流 282

14.2.3　逆变器的逆弧 284

14.2.4　逆变器换流失误时的故障电流 284

14.3　元件的故障和保护 286

14.3.1　元件反向损坏造成短路 286

14.3.2　控制极失控 288

14.3.3　控制极触发失灵 289

14.4.2　整流器的过载 290

14.4.1　整流器的直流侧短路 290

14.4　负载侧发生的故障 290

14.4.3　逆变器负载侧的故障 291

14.5　过电流保护的主要器件及其应用 291

14.5.1　熔断器 292

14.5.2　断路器 293

14.5.3　控制极封锁 294

14.5.4　用硅可控作为直流开关 295

14.6　过电压发生的原因及其保护 295

14.6.1　交流侧开闭时所产生的过电压 295

14.6.2　直流侧操作过电压 298

14.6.3　载流子积蓄效应所引起的过电压 299

14.6.4　雷击和其他因素引起的过电压 300

14.6.5　直流电动机所产生的过电压及其他 301

14.7　过电压保护的主要器件及其应用 301

14.7.1　电容器和电阻 301

14.7.2　雪崩整流器 303

14.7.3　硅可控 304

第十五章　硅可控的冷却 306

15.1　硅可控冷却方式的种类 307

15.1.1　自然对流冷却 307

15.1.2　强迫通风冷却 308

15.1.3　密闭硅可控装置的冷却 309

15.2　散热器的材料和硅可控的安装 310

15.2.1　散热器的材料 310

15.2.2　硅可控的安装方法 311

15.3　散热器的热计算和设计准则 314

15.3.1　辐射冷却 315

15.3.2　自然对流冷却 318

15.3.3　强制通风冷却 320

15.3.4　散热效率 322

15.3.5　热传达和热阻的关系 325