如何使用晶闸管？

2022-4-27 11:32:02 6920 晶闸管

0 在许多方面，可控硅整流器，可控硅或只是晶闸管，因为它是更广为人知的，在结构上类似于晶体管。它是一个多层半导体器件，因此得名“硅”部分。它需要一个门信号来打开它的“ ON”，“受控”部分的名称和一旦“ ON”它的行为像一个整流二极管，“整流”部分的名称。事实上，晶闸管的电路符号表明，这种装置的作用类似于一个可控整流二极管。晶闸管符号然而，不像结二极管是双层(P-N)半导体器件，或常用的双极性晶体管是三层(P-N-p，或 n-P-N)开关器件，晶闸管是一个四层(P-N-P-N)半导体器件，包含串联的三个 PN 结，并用符号表示。与二极管一样，晶闸管也是一种单向器件，也就是说它只能向一个方向传导电流，但与二极管不同的是，晶闸管可以作为开路开关或整流二极管运行，这取决于晶闸管门是如何被触发的。换句话说，晶闸管只能在切换模式下工作，不能用于放大。可控硅整流器是几种功率半导体器件中的一种，其它器件还有 Triacs (三极管交流电)、 Diacs (二极管交流电)和 UJT (单接合面电晶体交流电) ，它们都能够像非常快的固态交流开关一样控制大的交流电压和电流。所以对于电子学的学生来说，这使得这些非常方便的固态设备控制交流电动机，灯和相位控制。晶闸管是一种标有“阳极”、“阴极”和“门”的三端设备，由三个 PN 结组成，可以以极快的速度切换“ ON”和“ OFF”，或者在半个周期内可以切换为可变长度的“ ON”，以便向负载提供选定数量的功率。晶闸管的工作可以最好地解释为假设它是由两个晶体管连接到背对背作为一对互补的再生开关如图所示。晶闸管双晶体管模拟双管等效电路表明，NPN 晶体管 tr2的集电极电流直接馈入 PNP 晶体管 tr1的基极，而 tr1的集电极电流馈入 tr2的基极。这两个互相连接的晶体管相互依赖的传导，因为每个晶体管获得其基极-发射极电流从对方的集电极-发射极电流。因此，直到其中一个晶体管被赋予一定的基极电流，即使存在阳极到阴极的电压，也不会发生任何事情。当晶闸管阳极端子相对于阴极为负时，中心 N-P 结向前偏置，而外部两个 P-N 结向前偏置，其性能与普通二极管非常相似。因此，晶闸管阻止反向电流的流动，直到在一定的高电压水平下，超过了两个外部连接点的击穿电压点，晶闸管在没有门信号的情况下导通。这是晶闸管的一个重要的负极特性，因为晶闸管可能被反向过电压以及高温或快速上升的 dv/dt 电压(如尖峰)无意中触发导通。如果阳极端子相对于阴极为正，外部的两个 P-N 结现在是向前偏置的，但中心的 N-P 结是反向偏置的。因此正向电流也被阻断。如果一个正电流注入到 NPN 晶体管 tr2的基极，所产生的集电极电流流入晶体管 tr1的基极。这反过来又导致集电极电流在 PNP 晶体管 tr1中流动，从而增加 tr2的基极电流等等。典型的晶闸管两个晶体管非常迅速地迫使彼此导向饱和，因为它们连接在一个再生反馈回路中，不能停止。一旦被触发导通，流过器件阳极和阴极之间的电流仅受外部电路电阻的限制，因为器件的导通电阻可以非常低，小于1ω，因此器件上的电压降和功率损耗也很低。然后我们可以看到，晶闸管在交流电源的“ OFF”状态下，阻断了交流电源两个方向的电流，并且可以打开“ ON”，通过在晶体管(TR2)的基极上施加一个正电流，使其像正常的整流二极管一样工作，对于可控硅整流器来说，tr2被称为“门”端子。给出了可控硅整流器工作时的工作电压-电流 I-V 特性曲线: 一旦晶闸管打开“ ON”并沿正向(阳极正极)通过电流，由于两个内部晶体管的再生闭锁作用，门信号失去所有控制。再生启动后任何门信号或脉冲的应用都不会产生任何影响，因为晶闸管已经导通并完全开通。与晶体管不同，晶闸管不能偏置到沿着负载线在其阻断和饱和状态之间的一些有源区域。闸极“开启”脉冲的大小和持续时间对器件的运行几乎没有影响，因为传导是内部控制的。然后应用一个瞬间门脉冲到设备是足够的，使它进行，并将永久保持“ ON”，即使门信号是完全删除。因此，晶闸管也可以被认为是具有“关”或“开”两种稳定状态的 Bistable Latch。这是因为在没有门信号的情况下，一个可控硅整流器可以阻止交流电波形两个方向的电流，一旦触发进入传导，再生锁存行为意味着仅仅使用它的门就不能再次关闭电流。那么我们如何关闭晶闸管呢？.一旦晶闸管自锁进入“ ON”状态并通过电流，它只能通过完全切断供电电压从而完全切断阳极电流，或者通过某种外部手段(例如切断开关)将其阳极电流降至阴极电流低于通常所谓的“最小保持电流”，IH，再次关闭。 IL > IH. 因此，阳极电流必须降低到这个最小保持电平以下，这样晶闸管内部锁存 pn 结才能恢复阻塞状态，然后再次向器件施加正向电压，而不会自动自导。很明显，对于一个晶闸管来说，它的阳极电流，也就是它的负载电流，IL 必须大于其保持电流值。这是 IL > IH。由于晶闸管有能力在阳极电流低于这个最小保持值时关闭，因此，当在正弦交流电源上使用时，可控硅将自动关闭，在每个半周期的交叉点附近的某个值，并且我们现在知道，将保持关闭状态，直到下一个门触发脉冲的应用。由于交流正弦电压在每半个周期中不断地从正极变为负极，这使得晶闸管在正极波形的180o 零点处关闭。这种效应被称为“自然整流”，是可控硅的一个非常重要的特性。用于直流电源供电的电路中的晶闸管，由于直流电源电压是连续的，这种自然的整流条件不能发生，因此必须在适当的时候提供其他方法来关闭晶闸管，因为一旦触发晶闸管，它将保持导通。然而在交流正弦电路中，自然换相每半个周期发生一次。然后在交流正弦波的正半周期中，晶闸管正偏(阳极正极) ，并且可以用门信号或脉冲触发“ ON”。在负半周期内，阳极为负，阴极为正。晶闸管被这个电压反向偏置，即使存在门信号也不能导通。、因此，通过在交流正半波的适当时刻施加一个栅极信号，可以触发晶闸管进入导通，直到正半波周期结束。因此，相位控制(也就是所谓的相位控制)可以用来在交流波形的正半波的任何一点触发晶闸管，可控硅的许多用途之一是在交流系统的功率控制中如图所示。晶闸管相位控制在每个正半周期开始时，SCR 为“ OFF”。在应用门脉冲触发晶闸管进入传导和保持完全锁定“ ON”的积极周期期间。如果晶闸管在半周期开始时被触发(θ = 0 o) ，在整个正周期的交流波形(半波整流交流)中，负载(灯)将为“ ON”，高平均电压为0.318 × Vp。由于栅极触发脉冲的应用沿半周期(θ = 0-90 o)增加，灯被照亮的时间较短，传递给灯的平均电压也将相应减少其亮度。然后，我们可以使用可控硅作为交流调光器，以及在各种其他交流电源应用，如: 交流电动机的速度控制，温度控制系统和功率调节电路等。到目前为止，我们已经看到，晶闸管本质上是一个半波器件，当阳极为正时，它只进行正半波，而当阳极为负时，它就像二极管一样阻断电流流动，与门信号无关。但是，还有更多的半导体器件可用于“晶闸管”的旗帜下，可以在两个方向导电，全波器件，或可以关闭门信号。这些装置包括“栅极关断晶闸管”(GTO)、“静电感应晶闸管”(SITH)、“ MOS 可控晶闸管”(MCT)、“硅可控开关”(SCS)、“三极晶闸管”(Triode thyristor)和“光激活晶闸管”(LASCR)等等，所有这些装置都有各种电压和电流额定值，使它们在非常高功率的应用中具有吸引力。晶闸管概述可控硅整流器通常称为晶闸管，是一种三结 PNPN 半导体器件，可以看作是两个相互连接的晶体管，可用于重负载的开关。他们可以锁定-“ ON”由一个单一的正电流脉冲施加到他们的栅极端子，并将无限期地保持“ ON”，直到阳极到阴极电流下降到最低锁定水平。晶闸管的静态特性晶闸管是只能在开关模式下工作的半导体器件。晶闸管是电流控制装置，一个小的门电流控制一个较大的阳极电流。只有当正向偏置和触发电流施加到栅极时才导电。一旦触发“ ON”，可控硅就像整流二极管一样工作。阳极电流必须大于保持电流，以保持导通。当反向偏置时阻止电流流动，不管是否应用栅极电流。一旦触发“ ON”，即使在阳极电流高于闭锁电流的情况下，门极电流不再施加时，也将闭锁“ ON”导通。晶闸管是一种高速开关，可以用来替代许多电路中的机电式继电器，因为它们没有运动部件，没有接触电弧，或者受到腐蚀或污垢的影响。但是，除了简单地切换大电流“ ON”和“ OFF”，晶闸管可以用来控制交流负载电流的平均值而不耗散大量的功率。晶闸管电源控制的一个很好的例子是电灯、加热器和电机转速的控制。【新课推荐】45天BMS锂离子电池管理系统设计实战线上特训班老白新课，课程包含一块板子，老白手把手教学，性价比超高 45天BMS锂离子电池管理系统设计实战线上特训班_德赢Vwin官网学院 https://t.elecfans.com/topic/449.html 纪客老白新上好课： 45天BMS锂电池系统管理线上特训班招生啦！！！【录播课程6部+45天线上直播课+BMS电源模块开发板(成品)】录播课程如下：(学习资料礼包+全天解答交流群) 1.通用元器件基础系列￥399 2.元器件选型￥399 3.驱动电路设计大全￥399 4.防护电路￥299 5.硬件焊接调试￥499 6.电源系统分析￥599 限时优惠价￥1999 0
2022-4-27 11:32:02　　评论淘帖0 举报相关推荐 •什么是晶闸管，晶闸管的分类有哪些？3238 •晶闸管是什么？晶闸管有哪些优点？3141 •什么是晶闸管_晶闸管的工作原理4 •晶闸管的种类有哪些？如何选择晶闸管？761 •什么是晶闸管？简述晶闸管的工作原理1161 •晶闸管的原理和机理，晶闸管的特性及应用3267 •晶闸管2829 •晶闸管5027 •晶闸管是什么？晶闸管工作原理和晶闸管如何分类？21001 •晶闸管的原理3237 1个讨论