《电力电子应用技术》课程电子教案（PPT教学课件）第一章 晶闸管、功率二极管及单相可控整流电路 §1-5 单结晶体管触发电路

§1-5单结晶体管触发电路 晶闸管触发电路的要求 1、触发信号应用足够的功率(电压与电流) 2、对触发信号的小型要求 3、触发脉冲的同步及移相范围 4、防止干扰与误触发 单结晶体管 1、结构 单结晶体管也是一种半导体器件。它的外形和普通三极管相似,同样有三个电极,但在结构上却只 有一个PN结,两个基极,故称为“单结晶体管”或双基极管 如图所示,它是在一块低掺杂(高电阻率)的N型硅基片 侧的两端各引出一个电极,称为第一基极B1和第二基极 B2。而在硅片的另一侧较靠近B处利用半导体工艺掺入P 型杂质,形成一个PN结,引出电极称为发射极E。单结晶 体管的发射极与任一基极之间都存在着单向导电性。这样 我们可将单结晶体管看成是一个二极管D和两个电阻RB RB2的等效电路。其中RB1和RB2分别为两个基极至PN结 之间的电阻。两基极之间的电阻RBB=RB1+RB2,一般 约有2~15kQ

§1-5单结晶体管触发电路 一、晶闸管触发电路的要求 1、触发信号应用足够的功率（电压与电流） 2、对触发信号的小型要求 3、触发脉冲的同步及移相范围 4、防止干扰与误触发 二、单结晶体管 1、结构 单结晶体管也是一种半导体器件。它的外形和普通三极管相似，同样有三个电极，但在结构上却只 有一个PN结，两个基极，故称为“单结晶体管”或双基极管。 如图所示，它是在一块低掺杂（高电阻率）的N型硅基片 一侧的两端各引出一个电极，称为第一基极B1和第二基极 B2。而在硅片的另一侧较靠近B2处利用半导体工艺掺入P 型杂质，形成一个PN结，引出电极称为发射极E。单结晶 体管的发射极与任一基极之间都存在着单向导电性。这样， 我们可将单结晶体管看成是一个二极管D和两个电阻RB1、 RB2的等效电路。其中RB1和RB2分别为两个基极至PN结 之间的电阻。两基极之间的电阻RBB= RB1＋RB2，一般 约有 2～15 kΩ

§1-5单结晶体管触发电路 2.工作特性 单结晶体管工作时,需要在两个基极间加直流电压VBB 且B2接正极,B1接负极。在发射极不加电压时,RB1两端分 得电压为:VA=R31+RB 式中凡R31/R3B为单结晶体管的分压比,用”表示,所V=mVB 分压比r是单结晶体管的一个重要参数,其值与管子结构有关,一般在 0.5~09之间。调节RP,使V从零开始逐渐增加。当V<+Vy时 单结晶体管内的PN结处于反向偏置,E和B1之间不能导通,呈现很大的 电阻,故单结晶体管处于截止状态。当<A+V时,单结晶体管内 的PN结便承受正向电压而导通,发射极电流突然增大。这一使E、B1极饱 之间由截止突然变为导通所需的控制电压称为单结晶体管的峰点电压, 和 用"p表示。显然Vp=np+r单结晶体管导通后,因E、日极之间 的电阻下降很多,虽然这时lg较大,但AB1上的压降不大,所以A点的 电位较低,这时,即使控制电压调节到低于峰点电压D以下,单结晶体负 阻 管仍继续导通。直到控制电压VE降到某一数值以下,使PN结再次反偏区 时,单结晶体管才由导通突然变为截止。这一使单结晶体管从导通变为 截止的控制电压称为单结晶体管的谷点电压,用V表示。 止 区 b

§1-5单结晶体管触发电路 2．工作特性 单结晶体管工作时，需要在两个基极间加直流电压VBB， 且B2接正极，B1接负极。在发射极不加电压时，RB1两端分 得电压为： 式中凡 称为单结晶体管的分压比，用“ ”表示，所以 ， 分压比 是单结晶体管的一个重要参数，其值与管子结构有关，一般在 0.5～0.9之间。调节RP ，使 从零开始逐渐增加。当 时， 单结晶体管内的PN结处于反向偏置，E和B1之间不能导通，呈现很大的 电阻，故单结晶体管处于截止状态。当 时，单结晶体管内 的PN结便承受正向电压而导通，发射极电流突然增大。这一使E、B1极 之间由截止突然变为导通所需的控制电压称为单结晶体管的峰点电压， 用 表示。显然 单结晶体管导通后，因E、B1极之间 的电阻下降很多，虽然这时 较大，但 上的压降不大，所以A点的 电位较低，这时，即使控制电压调节到低于峰点电压 以下，单结晶体 管仍继续导通。直到控制电压 降到某一数值以下，使PN结再次反偏 时，单结晶体管才由导通突然变为截止。这一使单结晶体管从导通变为 截止的控制电压称为单结晶体管的谷点电压，用 表示

§1-5单结晶体管触发电路 综上所述,单结晶体管具有下列几个特点: (1)单结晶体管相当于一个开关。当发射极电压等于峰点电P时,单结晶体管可由截止 突变为导通。导通之后,当发射极电压小于谷点电压v时,单结晶体管就又突然恢复截止 (2)不同的单结晶体管,它们有不同的v和v。同一单结晶体管,若所加的3不同,它的 V和v也有所不同。例如型号为BT33B的单结晶体管,若V2=20V,则v约等于128V, 约v3V。若V2=10V约v67V,约等2.6V (3)单结晶体管的发射极与第一基极之间的R31电阻是一个随发射极电流而变的电阻。在单 结晶体管未导通时,发射极电流很小,B是一个高电阻。导通后,随着发射极电流的增大, k急剧下降。而R2则是一个与发射极电流无关的电阻。所以,在单结晶体管的等效电路中, 用E到1电阻表示。 、单结晶体管自激振荡电路 利用单结晶体管的负阻特性和RC电路的充放电特性,可以组成频率可变的振荡电路。如 图中,Rp、C、R2、R1和单结晶体管T1组成自激振荡电路 R U lo 振荡波形

§1-5单结晶体管触发电路 综上所述，单结晶体管具有下列几个特点： （1）单结晶体管相当于一个开关。当发射极电压等于峰点电压 时，单结晶体管可由截止 突变为导通。导通之后，当发射极电压小于谷点电压 时，单结晶体管就又突然恢复截止。 （2）不同的单结晶体管，它们有不同的 和 。同一单结晶体管，若所加的 不同，它的 和 也有所不同。例如型号为 BT33B的单结晶体管，若 ，则 约等于12. 8 V， 约等于 3 V。若 ，则 约等于 6.7 V， 约等于2．6V。 （3）单结晶体管的发射极与第一基极之间的 电阻 是一个随发射极电流而变的电阻。在单 结晶体管未导通时，发射极电流很小， 是一个高电阻。导通后，随着发射极电流的增大， 急剧下降。而 则是一个与发射极电流无关的电阻。所以，在单结晶体管的等效电路中， 用可变电阻表示。 三、单结晶体管自激振荡电路 利用单结晶体管的负阻特性和RC电路的充放电特性，可以组成频率可变的振荡电路。如 图中，Rp、C、R2、R1和单结晶体管T1组成自激振荡电路

§1-5单结晶体管触发电路 四、具有同步环节的单结晶体管触发电路 R触发U 电路 本 u DZ lab U RL AUbc 削波 D1 TD2 主电路2 如图所示:变压器T、整流桥、电阻R3、稳压管Dz构成梯形波同步电压形成环节。T「称为同步 变压器,它把主电路电压ui降为u2。u2送至整流桥,整流后得到全波电压uo1,再经过由Dz与 R3组成的削波电路转换为梯形波匚作为触发电路的同步电源。触发电路的工作情况如下: 当电源电压u过零时,uz也过零,使单结晶体管的基极电压UBB=0, Up=nUBB≈0。如果此时 电容C上的电压uC不为零值,就会通过单结晶体管的E、B1结对R2放电,使UC迅速下降至零, 使得电容C在电源每次过零后都从零开始重新充电,只要R与C的数值不变,则每半周由过零点 到产生第一个脉冲的时间间隔是固定的。虽然在每个半周期内回产生多个脉冲,但只有第一个 脉冲起到触发晶闸管的作用,一旦晶闸管被触发导通,后面的脉冲不再起作用

四、具有同步环节的单结晶体管触发电路 §1-5单结晶体管触发电路 如图所示：变压器Tr、整流桥、电阻R3、稳压管Dz构成梯形波同步电压形成环节。Tr称为同步 变压器，它把主电路电压ui降为u2。u2送至整流桥，整流后得到全波电压uo1，再经过由Dz与 R3组成的削波电路转换为梯形波uz作为触发电路的同步电源。触发电路的工作 情况如下： 当电源电压ui过零时，uz也过零，使单结晶体管的基极电压UBB=0，Up≈ηUBB≈0。如果此时 电容C上的电压uc不为零值，就会通过单结晶体管的E、B1结对R2放电，使uc迅速下降至零， 使得电容C在电源每次过零后都从零开始重新充电，只要R与C的数值不变，则每半周由过零点 到产生第一个脉冲的时间间隔是固定的。虽然在每个半周期内回产生多个脉冲，但只有第一个 脉冲起到触发晶闸管的作用，一旦晶闸管被触发导通，后面的脉冲不再起作用