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    可控硅是可控硅整流元件的簡稱,是一種具有三個PN 結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件,一般由兩晶閘管反向連接而成。它的功能不僅是整流,還可以用作無觸點開關(guān)的快速接通或切斷;實現(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,有體積小、效率高、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點。
    可控硅調(diào)光電源的出現(xiàn),使半導(dǎo)體技術(shù)從弱電領(lǐng)域進入了強電領(lǐng)域,成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、軍事科研以至商業(yè)、民用電器等方面爭相采用的元件。目前可控硅在自動控制、機電應(yīng)用、工業(yè)電氣及家電等方面都有廣泛的應(yīng)用。
    應(yīng)用類型
    雙向可控硅的特性曲線是由一、三兩個象限內(nèi)的曲線組合成的。象限的曲線說明當加到主電上的電壓使Tc對T1的性為正時,我們稱為正向電壓,并用符號U21表示。當這個電壓逐漸增加到等于轉(zhuǎn)折電壓UBO時,圖3(b)左邊的可控硅就觸發(fā)導(dǎo)通,這時的通態(tài)電流為I21,方向是從T2流向Tl。從圖中可以看到,觸發(fā)電流越大,轉(zhuǎn)折電壓就越低,這種情形和普通可控硅的觸發(fā)導(dǎo)通規(guī)律是一致的, 當加到主電上的電壓使Tl對T2的性為正時,叫做反向電壓,并用符號U12表示。當這個電壓達到轉(zhuǎn)折電壓值時,圖3(b)右邊的可控硅便觸發(fā)導(dǎo)通,這時的電流為I12,其方向是從T1到T2。這時雙向可控硅的特性曲線,如圖4中第三象限所示。
    四種觸發(fā)方式
    由于在雙向可控硅的主電上,無論加以正向電壓或是反向電壓,也不管觸發(fā)信號是正向還是反向,它都能被觸發(fā)導(dǎo)通,因此它有以下四種觸發(fā)方式:(1)當主電T2對Tl所加的電壓為正向電壓,控制G對電Tl所加的也是正向觸發(fā)信號(圖5a)。雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通后,電流I2l的方向從T2流向T1。由特性曲線可知,這時雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通規(guī)律是按第二象限的特性進行的,又因為觸發(fā)信號是正向的,所以把這種觸發(fā)叫做“象限的正向觸發(fā)”或稱為I+觸發(fā)方式。(2)如果主電T2仍加正向電壓,而把觸發(fā)信號改為反向信號(圖5b),這時雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通后,通態(tài)電流的方向仍然是從T2到T1。我們把這種觸發(fā)叫做“象限的負觸發(fā)”或稱為I-觸發(fā)方式。(3)兩個主電加上反向電壓U12(圖5c),輸入正向觸發(fā)信號,雙向可控硅導(dǎo)通后,通態(tài)電流從T1流向T2。雙向可控硅按第三象限特性曲線工作,因此把這種觸發(fā)叫做Ⅲ+觸發(fā)方式。 (4)兩個主電仍然加反向電壓U12,輸入的是反向觸發(fā)信號(圖5d),雙向可控硅導(dǎo)通后,通態(tài)電流仍從T1流向T2。這種觸發(fā)就叫做Ⅲ-觸發(fā)方式。 雙向可控硅雖然有以上四種觸發(fā)方式,但由于負信號觸發(fā)所需要的觸發(fā)電壓和電流都比較小。工作比較可靠,因此在實際使用時,負觸發(fā)方式應(yīng)用較多。
    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€電---陽(A)陰(C)和控制(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PN結(jié)??煽毓韬椭挥幸粋€PN結(jié)的硅整流二度管在結(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,只要在控制加上很小的電流或電壓,就能控制很大的陽電流或電壓。電流容量達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。
    可控硅(Silicon Controlled Rectifier) 簡稱SCR,是一種大功率電器元件,也稱晶閘管。它具有體積小、效率高、壽命長等優(yōu)點。在自動控制系統(tǒng)中,可作為大功率驅(qū)動器件,實現(xiàn)用小功率控件控制大功率設(shè)備。它在交直流電機調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)及隨動系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
    可控硅分單向可控硅和雙向可控硅兩種。雙向可控硅也叫三端雙向可控硅,簡稱TRIAC。雙向可控硅在結(jié)構(gòu)上相當于兩個單向可控硅反向連接,這種可控硅具有雙向?qū)üδ堋F渫〝酄顟B(tài)由控制G決定。在控制G上加正脈沖(或負脈沖)可使其正向(或反向)導(dǎo)通。這種裝置的優(yōu)點是控制電路簡單,沒有反向耐壓問題,因此特別適合做交流無觸點開關(guān)使用。
    特性:
    常用的有阻容移相橋觸發(fā)電路、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、晶體三管觸發(fā)電路、利用小晶閘管觸發(fā)大晶閘管的觸發(fā)電路,等等。
    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---陰間可以連續(xù)通過的50赫茲正弦半波電流的平均值。
    2、 正向阻斷峰值電壓VPF 在控制開路未加觸發(fā)信號,陽正向電壓還未超過導(dǎo)能電壓時,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^手冊給出的這個參數(shù)值。
    3、 反向阻斷峰值電壓VPR 當可控硅加反向電壓,處于反向關(guān)斷狀態(tài)時,可以重復(fù)加在可控硅兩端的反向峰值電壓。使用時,不能超過手冊給出的這個參數(shù)值。
    4、 觸發(fā)電壓VGT 在規(guī)定的環(huán)境溫度下,陽---陰間加有一定電壓時,可控硅從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)所需要的小控制電流和電壓。
    5、 維持電流IH 在規(guī)定溫度下,控制斷路,維持可控硅導(dǎo)通所必需的小陽正向電流。許多新型可控硅元件相繼問世,如適于高頻應(yīng)用的快速可控硅,可以用正或負的觸發(fā)信號控制兩個方向?qū)ǖ碾p向可控硅,可以用正觸發(fā)信號使其導(dǎo)通,用負觸發(fā)信號使其關(guān)斷的可控硅等等。
    用途:
    普通晶閘管基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二管換成晶閘管,就可以構(gòu)成可控整流電路。以簡單的單相半波可控整流電路為例,在正弦交流電壓U2的正半周期間,如果VS的控制沒有輸入觸發(fā)脈沖Ug,VS仍然不能導(dǎo)通,只有在U2處于正半周,在控制外加觸發(fā)脈沖Ug時,晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。畫出它的波形(c)及(d),只有在觸發(fā)脈沖Ug到來時,負載RL上才有電壓UL輸出。Ug到來得早,晶閘管導(dǎo)通的時間就早;Ug到來得晚,晶閘管導(dǎo)通的時間就晚。通過改變控制上觸發(fā)脈沖Ug到來的時間,就可以調(diào)節(jié)負載上輸出電壓的平均值UL。在電工技術(shù)中,常把交流電的半個周期定為180°,稱為電角度。這樣,在U2的每個正半周,從零值開始到觸發(fā)脈沖到來瞬間所經(jīng)歷的電角度稱為控制角α;在每個正半周內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的電角度叫導(dǎo)通角θ。很明顯,α和θ都是用來表示晶閘管在承受正向電壓的半個周期的導(dǎo)通或阻斷范圍的。通過改變控制角α或?qū)ń铅?,改變負載上脈沖直流電壓的平均值UL,實現(xiàn)了可控整流。
    1:小功率塑封雙向可控硅通常用作聲光控燈光系統(tǒng)。額定電流:IA小于2A。
    2:大;率塑封和鐵封可控硅通常用作功率型可控調(diào)壓電路。像可調(diào)壓輸出直流電源等等。
    3:大功率高頻可控硅通常用作工業(yè)中;高頻熔煉爐等。
    封裝形式:常用可控硅的封裝形式有TO-92、TO-126、TO-202AB、TO-220、TO-220ABC、TO-3P、SOT-89、TO-251、TO-252、SOT-23、SOT23-3L等
    主要參數(shù):
    電流
    ⒈ 額定通態(tài)電流(IT)即大穩(wěn)定工作電流,俗稱電流。常用可控硅的IT一般為一安到幾十安。
    ⒉反向重復(fù)峰值電壓(VRRM)或斷態(tài)重復(fù)峰值電壓(VDRM),俗稱耐壓。常用可控硅的VRRM/VDRM一般為幾百伏到一千伏。
    ⒊ 控制觸發(fā)電流(IGT),俗稱觸發(fā)電流。常用可控硅的IGT一般為幾微安到幾十毫安。
    4,在規(guī)定環(huán)境溫度和散熱條件下,允許通過陰和陽的電流平均值。

    三相晶閘可控硅調(diào)壓器是移相觸發(fā)型的晶閘管電力控制器。觸發(fā)板具有過流、缺相、相序、晶閘管過熱等多種保護功能;可廣泛應(yīng)用于工業(yè)各領(lǐng)域的電壓、電流、功率的調(diào)節(jié),適用于電阻性負載、電感性負載、變壓器一次側(cè)等,主要應(yīng)用如下:
    ◇ 以鎳鉻、鐵鉻鋁、遠紅外發(fā)熱元件及硅鉬棒、硅碳棒等為加熱元件的溫度控制。
    ◇ 鹽浴爐、工頻感應(yīng)爐、淬火爐、熔融玻璃的溫度控制。
    ◇ 整流電鍍,整流變壓器、電爐變壓器一次側(cè)控制。
    ◇ 真空鍍膜設(shè)備等
    ◇ 三相力矩電動機的速度控制,普通電動機軟起動,直流電機調(diào)速等。
    ◇ 電壓、電流、功率、燈光等無級平滑調(diào)節(jié)。
    ◇ 恒壓、恒流、恒功率控制。
    制做工藝及質(zhì)量保證:控制器的元器件全部采用波峰焊(非人工焊接);控制板焊接完成后進行初調(diào);初調(diào)合格后進行為期一周的通電升溫動態(tài)老化試驗;后進行全面檢測。

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