常用电力电子器件的分类与功能 (常用电力电子器件)
编辑:rootadmin
有关常用电力电子器件的分类与功能，分别介绍了晶闸管、功率晶体管、功率场效应晶体管、固态继电器(SSR)的功能与特点，感兴趣的朋友参考下。电力电子器件的分类1、晶闸管晶闸管又称可控硅，是目前应用最广泛的半导体功率开关元件，其控制电流可从数安培到数千安培。晶闸管的主要类型有单向晶闸管SCR、双向晶闸管和可关断晶闸管GTO等三种最基本类型，此外还有光控晶闸管、温控晶闸管等特殊类型。(1)单向晶闸管SCR
(4)光控晶闸管与温控晶闸管光控晶闸管是把光电耦合器件与双向晶闸管做到—起形成的集成电路。它的典型产品有MOC，MpC等。其结构如图3—所示。光控晶闸管的输入电流一般为～mA，输入端反向电压一般为6V；输出电流一般为lA，输出端耐压一般为～V。因此，光控晶闸管大多用于驱动大功率的双向晶闸管。温控晶闸管是一种小功率晶闸管，它的输出电流一般在mA左右。①温控晶闸管是一种温敏器件，它和普通晶闸管具有相同的开关特性。②温控晶闸管的温度特性是负特性(当温度越高时，正向开关门槛电压越低。③在温控晶闸管的阴极电压固定时，温度升到某一个值，温控晶闸管就会导通；温度继续上升，温控晶闸管保持导通；如果温度下降到某一个值，则温控晶闸管又会变成截止。可见，用温控晶闸管可实现温度的开关控制。④在温控晶闸管的门极和阳极或阴极之间加上适当器件，如电位器，光敏管，热敏电阻等，可以改变晶闸管的导通温度值。温控晶闸管一般用于V以下低压场合。2、功率晶体管(1)功率晶体管(也称为电力晶体管)的特点①大功率晶体管不仅可以工作在开关状态，而且也可以工作在模拟状态，因而有着更广的工作范围，如声频功率放大，*功率放大，有源滤波器等。②功率晶体管的开关速度远大于晶闸管。③功率晶体管的控制比晶闸管容易。④功率晶体管*高于晶闸管。(2)功率晶体管的结构多管复合结构，功率可高达几千瓦。由于采用了复合结构，使功率晶体管有较大的电流放大系数。(3)功率晶体管的应用功率晶体管有开关状态和模拟状态两种工作状态，但在机电产品中，它基本被用来做高速开关器件。3、功率场效应晶体管功率场效应晶体管又称功率MOSFET，是在大功率范围应用的场效应晶体管，在机电*应用中，它有着比双极型功率晶体管更好的特性，主要表现在如下几个方面：1)由于功率场效应晶体管尽多数载流子导电，故而不存在少数载流子的储存效应，从而有较高的开关速度；2)具有较宽的安全工作区而不会产生热点，同时，由于它具有正的电阻温度系数，所以容易进行并联使用；3)具有较高的可靠性和较强的过载能力，短时过载能力通常为额定值的四倍；4)具有较高的控制电压，即阈值电压，这个阈值电压可达2—6V，因此，有较高的噪声容限和抗干扰能力，给电路设计带来极大的方便；5)由于它是电压*件，具有很高的输入阻抗，因此驱动电流很小，接口容易。功率场效应管的驱动为保证有足够高的电平驱动功率场效应管导通，也为了保证它能迅速截止，在实际中常把上拉电阻接到+～+V电源。在实际使用中，为避免干扰由执行元件处窜入控制微机，常采用脉冲变压器、光电耦合器等对控制信号进行隔离。4、固态继电器(SSR)固态继电器是一种无触点功率型通断电子开关，又名固态开关。当在控制端输入触发信号后，主回路呈导通状态；无控制信号时主回路呈阻断状态。控制回路与主回路间采取了电隔离及信号耦合技术。在使用时，应考虑其应用特性如下：1)根据产品功能不同，固态继电器输出电路可接交流或直流，对交流负载的控制有过零与不过零控制功能。2)由于固态继电器是一种电子开关，故有一定的通态压降和断态漏电流。3)负载短路易损坏SSR，应特别注意避免。国产SSR的驱动电流一般为0.5—mA，最小工作电压3V，故可直接由TTL器件驱动。
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1)控制角α指从零电压到被触发导通的瞬间的这段时间所对应的电度角。2)导通角β指从被触发导通的瞬间开始到电压为零这段时间所对应的电度角。SCR导通之后的输出电压可以用式：(2)双向晶闸管TRIAC双向晶闸管可以看成是两个单向晶闸管反向并联组成。其中MTl和MT2为主电极，G为门极。与单向晶闸管相比，双向晶闸管的特点是：在触发后是双向导通的；门极所加触发信号可以为正也可以为负。注意：由于双向晶闸管是双向导通的，它从一个方向过零进入反向阻断状态只是一个十分短暂的过程，当负载是感性负载时(如电枢)，由于电流滞后性，有可能会使电压过零时电流仍存在，从而导致双向晶闸管失控(不关断)。为使双向晶闸管能正确工作应在其两主电极MTl与MT2间加RC电路。(3)门极可关断晶闸管GTO当门极加上正控制信号时GTO导通；在门极加上负控制信号时GTO截止。(4)光控晶闸管与温控晶闸管光控晶闸管是把光电耦合器件与双向晶闸管做到—起形成的集成电路。它的典型产品有MOC，MpC等。其结构如图3—所示。光控晶闸管的输入电流一般为～mA，输入端反向电压一般为6V；输出电流一般为lA，输出端耐压一般为～V。因此，光控晶闸管大多用于驱动大功率的双向晶闸管。温控晶闸管是一种小功率晶闸管，它的输出电流一般在mA左右。①温控晶闸管是一种温敏器件，它和普通晶闸管具有相同的开关特性。②温控晶闸管的温度特性是负特性(当温度越高时，正向开关门槛电压越低。③在温控晶闸管的阴极电压固定时，温度升到某一个值，温控晶闸管就会导通；温度继续上升，温控晶闸管保持导通；如果温度下降到某一个值，则温控晶闸管又会变成截止。可见，用温控晶闸管可实现温度的开关控制。④在温控晶闸管的门极和阳极或阴极之间加上适当器件，如电位器，光敏管，热敏电阻等，可以改变晶闸管的导通温度值。温控晶闸管一般用于V以下低压场合。2、功率晶体管(1)功率晶体管(也称为电力晶体管)的特点①大功率晶体管不仅可以工作在开关状态，而且也可以工作在模拟状态，因而有着更广的工作范围，如声频功率放大，*功率放大，有源滤波器等。②功率晶体管的开关速度远大于晶闸管。③功率晶体管的控制比晶闸管容易。④功率晶体管*高于晶闸管。(2)功率晶体管的结构多管复合结构，功率可高达几千瓦。由于采用了复合结构，使功率晶体管有较大的电流放大系数。(3)功率晶体管的应用功率晶体管有开关状态和模拟状态两种工作状态，但在机电产品中，它基本被用来做高速开关器件。3、功率场效应晶体管功率场效应晶体管又称功率MOSFET，是在大功率范围应用的场效应晶体管，在机电*应用中，它有着比双极型功率晶体管更好的特性，主要表现在如下几个方面：1)由于功率场效应晶体管尽多数载流子导电，故而不存在少数载流子的储存效应，从而有较高的开关速度；2)具有较宽的安全工作区而不会产生热点，同时，由于它具有正的电阻温度系数，所以容易进行并联使用；3)具有较高的可靠性和较强的过载能力，短时过载能力通常为额定值的四倍；4)具有较高的控制电压，即阈值电压，这个阈值电压可达2—6V，因此，有较高的噪声容限和抗干扰能力，给电路设计带来极大的方便；5)由于它是电压*件，具有很高的输入阻抗，因此驱动电流很小，接口容易。功率场效应管的驱动为保证有足够高的电平驱动功率场效应管导通，也为了保证它能迅速截止，在实际中常把上拉电阻接到+～+V电源。在实际使用中，为避免干扰由执行元件处窜入控制微机，常采用脉冲变压器、光电耦合器等对控制信号进行隔离。4、固态继电器(SSR)固态继电器是一种无触点功率型通断电子开关，又名固态开关。当在控制端输入触发信号后，主回路呈导通状态；无控制信号时主回路呈阻断状态。控制回路与主回路间采取了电隔离及信号耦合技术。在使用时，应考虑其应用特性如下：1)根据产品功能不同，固态继电器输出电路可接交流或直流，对交流负载的控制有过零与不过零控制功能。2)由于固态继电器是一种电子开关，故有一定的通态压降和断态漏电流。3)负载短路易损坏SSR，应特别注意避免。国产SSR的驱动电流一般为0.5—mA，最小工作电压3V，故可直接由TTL器件驱动。 
