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可控硅(晶閘管)基礎(chǔ)知識(shí)

作者: 時(shí)間:2011-09-13 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

)基礎(chǔ)知識(shí)
符號(hào):

也稱作,它是由PNPN四層半導(dǎo)體構(gòu)成的元件,有三個(gè)電極,陽(yáng)極A,陰極K和控制極G??煽毓柙陔娐分心軌?qū)崿F(xiàn)交流電的無(wú)觸點(diǎn)控制,以小電流控制大電流,并且不象繼電器那樣控制時(shí)有火花產(chǎn)生,而且動(dòng)作快、壽命長(zhǎng)、可靠性好。在調(diào)速、調(diào)光、調(diào)壓、調(diào)溫以及其他各種控制電路中都有它的身影??煽毓璺譃閱蜗虻暮碗p向的,符號(hào)也不同。單向可控硅有三個(gè)PN結(jié),由最外層的P極和N極引出兩個(gè)電極,分別稱為陽(yáng)極和陰極,由中間的P極引出一個(gè)控制極。單向可控硅有其獨(dú)特的特性:當(dāng)陽(yáng)極接反向電壓,或者陽(yáng)極接正向電壓但控制極不加電壓時(shí),它都不導(dǎo)通,而陽(yáng)極和控制極同時(shí)接正向電壓時(shí),它就會(huì)變成導(dǎo)通狀 態(tài)。一旦導(dǎo)通,控制電壓便失去了對(duì)它的控制作用,不論有沒(méi)有控制電壓,也不論控制電壓的極性如何,將一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。要想關(guān)斷,只有把陽(yáng)極電壓降低到某 一臨界值或者反向。雙向可控硅的引腳多數(shù)是按T1、T2、G的順序從左至右排列(電極引腳向下,面對(duì)有字符的一面時(shí))。加在控制極G上的觸發(fā)脈沖的大小或時(shí)間改變時(shí),就能改變其導(dǎo)通電流的大小。與單向可控硅的區(qū)別是,雙向可控硅G極上觸發(fā)脈沖的極性改變時(shí),其導(dǎo)通方向就隨著極性的變化而改變,從 而能夠控制交流電負(fù)載。而單向可控硅經(jīng)觸發(fā)后只能從陽(yáng)極向陰極單方向?qū)?,所以可控硅有單雙向之分。電子制作中常用可控硅,單向的有MCR-100等,雙向的有TLC336等??梢圆榭?世界可控硅參數(shù)大全 ,這是TLC336的樣子:

向強(qiáng)電沖擊的先鋒—可控硅

可控硅是可控硅整流元件的簡(jiǎn)稱,是一種具有三個(gè)PN 結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件。實(shí)際上,可控硅的功用不僅是整流,它還可以用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)以快速接通或切斷電路,實(shí)現(xiàn)將直流電變成交流電的逆變,將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電,等等??煽毓韬推渌雽?dǎo)體器件一樣,其有體積小、效率高、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。它的出現(xiàn),使半導(dǎo)體技術(shù)從弱電 領(lǐng)域進(jìn)入了強(qiáng)電領(lǐng)域,成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、軍事科研以至商業(yè)、民用電器等方面爭(zhēng)相采用的元件。1. 可控硅的結(jié)構(gòu)和特性 可控硅從外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三種。螺旋式的應(yīng)用較多??煽毓栌腥齻€(gè)電極——陽(yáng)極(A)陰極(C)和控制極(G)。它有管芯是P 型導(dǎo)體和N 型導(dǎo)體交迭組成的四層結(jié)構(gòu),共有三個(gè)PN 結(jié)??煽毓韬椭挥幸粋€(gè)PN 結(jié)的硅整流二極度管在結(jié)構(gòu)上迥然不同??煽毓璧乃膶咏Y(jié)構(gòu)和控制極的引用,為其發(fā)揮“以小控大”的優(yōu)異控制特性奠定了基礎(chǔ)。在應(yīng)用可控硅時(shí),只要在控制極加上很小的電流或電壓,就能控制很大的陽(yáng)極電流或電壓。目前已能制造出電流容量達(dá)幾百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅,50安培以上的可控硅叫大功率可控硅??煽毓铻槭裁雌溆小耙孕】卮蟆钡目煽匦阅??首先,我們可以把從陰極向上數(shù)的第一、二、三層看面是一只NPN 型號(hào)晶體管,而二、三四層組成另一只PNP 型晶體管。其中第二、第三層為兩管交迭共用。當(dāng)在陽(yáng)極和陰極之間加上一個(gè)正向電壓Ea ,又在控制極G和陰極C之間(相當(dāng)BG1 的基一射間)輸入一個(gè)正的觸發(fā)信號(hào),BG1 將產(chǎn)生基極電流Ib1 ,經(jīng)放大,BG1 將有一個(gè)放大了β1 倍的集電極電流IC1 。因?yàn)?I>BG1 集電極與BG2 基極相連,IC1 又是BG2 的基極電流Ib2 。BG2 又把比Ib2Ib1 )放大了β2 的集電極電流IC2 送回BG1 的基極放大。如此循環(huán)放大,直到BG1 、BG2 完全導(dǎo)通。實(shí)際這一過(guò)程是“一觸即發(fā)”的過(guò)程,對(duì)可控硅來(lái)說(shuō),觸發(fā)信號(hào)加入控制極,可控硅立即導(dǎo)通。導(dǎo)通的時(shí)間主要決定于可控硅的性能??煽毓枰唤?jīng)觸發(fā)導(dǎo)通后,由于循環(huán)反饋的原因,流入BG1 基極的電流已不只是初始的Ib1 ,而是經(jīng)過(guò)BG1 、BG2 放大后的電流(β1 *β2 *Ib1 )這一電流遠(yuǎn)大于Ib1 ,足以保持BG1 的持續(xù)導(dǎo)通。此時(shí)觸發(fā)信號(hào)即使消失,可控硅仍保持導(dǎo)通狀態(tài)只有斷開(kāi)電源Ea 或降低Ea ,使BG1 、BG2 中的集電極電流小于維持導(dǎo)通的最小值時(shí),可控硅方可關(guān)斷。當(dāng)然,如果Ea 極性反接,BG1 、BG2 由于受到反向電壓作用將處于截止?fàn)顟B(tài)。這時(shí),即使輸入觸發(fā)信號(hào),可控硅也不能工作。反過(guò)來(lái),Ea 接成正向,而觸動(dòng)發(fā)信號(hào)是負(fù)的,可控硅也不能導(dǎo)通。另外,如果不加觸發(fā)信號(hào),而正向陽(yáng)極電壓大到超過(guò)一定值時(shí),可控硅也會(huì)導(dǎo)通,但已屬于非正常工作情況了??煽毓柽@種通過(guò)觸發(fā)信號(hào)(小的觸發(fā)電流)來(lái)控制導(dǎo)通(可控硅中通過(guò)大電流)的可控特性,正是它區(qū)別于普通硅整流二極管的重要特征。 2. 可控硅的主要參數(shù) 可控硅的主要參數(shù)有: (1) 額定通態(tài)平均電流IT在一定條件下,陽(yáng)極---陰極間可以連續(xù)通過(guò)的50赫茲正弦半波電流的平均值。 (2) 正向阻斷峰值電壓VPF 在控制極開(kāi)路未加觸發(fā)信號(hào),陽(yáng)極正向電壓還未超過(guò)導(dǎo)能電壓時(shí),可以重復(fù)加在可控硅兩端的正向峰值電壓??煽毓璩惺艿恼螂妷悍逯担荒艹^(guò)手冊(cè)給出的這個(gè)參數(shù)值。 (3) 反向陰斷峰值電壓VPR當(dāng)可控硅加反向電壓,處于反向關(guān)斷狀態(tài)時(shí),可以重復(fù)加在可控硅兩端的反向峰值電壓。使用時(shí),不能超過(guò)手冊(cè)給出的這個(gè)參數(shù)值。 (4) 控制極觸發(fā)電流Ig1 、觸發(fā)電壓VGT在規(guī)定的環(huán)境溫度下,陽(yáng)極——陰極間加有一定電壓時(shí),可控硅從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)所需要的最小控制極電流和電壓。 (5) 維持電流IH在規(guī)定溫度下,控制極斷路,維持可控硅導(dǎo)通所必需的最小陽(yáng)極正向電流。近年來(lái),許多新型可控硅元件相繼問(wèn)世,如適于高頻應(yīng)用的快速可控硅,可以用正或負(fù)的觸發(fā)信號(hào)控制兩個(gè)方向?qū)ǖ碾p向可控硅,可以用正觸發(fā)信號(hào)使其導(dǎo)通,用負(fù)觸發(fā)信號(hào)使其關(guān)斷的可控硅等等。



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