晶闸管的门极触发和光触发机理分析研究开题报告

1. 研究目的与意义

晶闸管是一种电流控制型的单极型半导体器件，它的门极驱动类似于一个电流源，但要求晶闸管的门极提供一个特别陡直的尖峰电流脉冲，才能以保证在任何时刻均能可靠触发晶闸管，同时晶闸管的门极触发脉冲特性对晶闸管的额定值和特性参数有非常强烈的影响。

国内外现状：晶闸管诞生后，其结构的改进和工艺的改革，为新器件的不断出现提供了条件。1964年，双向晶闸管在ge公司开发成功，应用于调光和马达控制；1965年，小功率光触发晶闸管出现，为其后出现的光耦合器打下了基础；60年代后期，大功率逆变晶闸管问世，成为当时逆变电路的基本元件；1974年，逆导晶闸管和非对称晶闸管研制完成。普通晶闸管广泛应用于交直流调速、调光、调温等低频(400hz以下)领域，运用由它所构成的电路对电网进行控制和变换是一种简便而经济的办法。不过，这种装置的运行会产生波形畸变和降低功率因数、影响电网的质量。目前水平为12kv/1ka和6500v/4000a。双向晶闸管可视为一对反并联的普通晶闸管的集成，常用于交流调压和调功电路中。正、负脉冲都可触发导通，因而其控制电路比较简单。其缺点是换向能力差、触发灵敏度低、关断时间较长，其水平已超过2000v/500a。光控晶闸管是通过光信号控制晶闸管触发导通的器件，它具有很强的抗干扰能力、良好的高压绝缘性能和较高的瞬时过电压承受能力，因而被应用于高压直流输电(hvdc)、静止无功功率补偿(svc)等领域。其研制水平大约为8000v/3600a。逆变晶闸管因具有较短的关断时间(10～15s)而主要用于中频感应加热。在逆变电路中，它已让位于gtr、gto、igbt等新器件。目前，其最大容量介于2500v/1600a/1khz和800v/50a/20khz的范围之内。非对称晶闸管是一种正、反向电压耐量不对称的晶闸管。而逆导晶闸管不过是非对称晶闸管的一种特例，是将晶闸管反并联一个二极管制作在同一管芯上的功率集成器件。与普通晶闸管相比，它具有关断时间短、正向压降小、额定结温高、高温特性好等优点，主要用于逆变器和整流器中。目前，国内有厂家生产3000v/900a的非对称晶闸管。

目的：研究单向晶闸管的门极电触发机理和触发脉冲参数以及研究光电混合触发晶闸管的光源要求和波长要求。

2. 研究内容和预期目标

主要内容有：

1、研究双向晶闸管门极尖峰电流脉冲信号强度和宽度,保证在各种可能的工作条件下均能可靠的触发晶闸管；

2、为避免触发信号在传输过程中受到的强电磁干扰问题，研究采用光触发单向晶闸管的光电转换电路、触发光源种类和光的波长要求；

3. 研究的方法与步骤

1、通过查阅资料研究电触发单向晶闸管的触发脉冲大小，了解触发脉冲上升的时间的最大值以及门极脉冲宽度最小值。

2、查阅资料了解触发信号在传输过程中的强电磁干扰问题。

3、研究光触发单向晶闸管的光电转换电路，触发光源种类和光的波长要求从而避免上述问题。

4. 参考文献

1黄俊,王兆安.电力电子技术[m].北京：机械工业出版社，2005

2黄俊电力电子变流技术[m].北京：机械工业出版社，2006

3王宜建电力电子变流技术[m].北京：科学出版社，2009

5. 计划与进度安排

1月3日～1月15日　选择毕业设计课题，了解课题内容及相关技术要求；

1月16日～3月6日按任务书要求撰写并提交开题报告；

3月7日～3月30日理论基础学习及设计方案的确定；