深圳晶閘管 KB9 700-58
- 作者:上海秦邦電子科技有限公司 2025-01-15 06:52 10
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晶閘管導通的條件:
1、晶閘管陽與陰間接正向電壓;
2、控制與陰之間也接正向電壓(實際工作中,控制加正觸發(fā)脈沖信號);
晶閘管導通后,控制便失去作用。依靠正反饋,晶閘管仍可維持導通狀態(tài)。
關斷晶閘管的方法:將陽電壓降低到足夠小或加瞬間方向陽電壓、將陽瞬間開路。
晶閘管的過電流保護:
1、過電流:當流過晶閘管的電流有效值超過它的額定通態(tài)平 均電流的有效值時,稱為過電流;
2、原因:負載過重,輸出回路短路等;
3、過電流保護:當發(fā)生過電流時,能迅速將電流切斷,以防 晶閘管損壞;
4、措施:靈敏過電流繼電器保護、快速熔斷器保護等;
5、快速熔斷器 。
晶閘管的發(fā)展歷史及制約因素
半導體的出現(xiàn)成為20世紀現(xiàn)代物理學其中一項重大的突破,標志著電子技術的誕生。而由于不同領域的實際需要,促使半導體器件自此分別向兩個分支快速發(fā)展,其中一個分支即是以集成電路為代表的微電子器件,特點為小功率、集成化,作為信息的檢出、傳送和處理的工具;而另一類就是電力電子器件,特點為大功率、快速化。1955年,美國通用電氣公司研發(fā)了世界上個以硅單晶為半導體整流材料的硅整流器(SR),1957年又開發(fā)了全球用于功率轉換和控制的可控硅整流器(SCR)。由于它們具有體積小、重量輕、效率高、壽命長的優(yōu)勢,尤其是SCR能以微小的電流控制較大的功率,令半導體電力電子器件成功從弱電控制領域進入了強電控制領域、大功率控制領域。在整流器的應用上,晶閘管迅速取代了整流器(引燃管),實現(xiàn)整流器的固體化、靜止化和無觸點化,并獲得巨大的節(jié)能效果。從1960年始,由普通晶閘管相繼出了快速晶閘管、光控晶閘管、不對稱晶閘管及雙向晶閘管等各種特性的晶閘管,形成一個龐大的晶閘管家族。
但晶閘管本身存在兩個制約其繼續(xù)發(fā)展的重要因素。一是控制功能上的欠缺,普通的晶閘管屬于半控型器件,通過門極(控制極)只能控制其開通而不能控制其關斷,導通后控制極即不再起作用,要關斷必須切斷電源,即令流過晶閘管的正向電流小于維持電流。由于晶閘管的關斷不可控的特性,必須另外配以由電感、電容及開關器件等組成的強迫換流電路,從而使裝置體積,成本增加,而且系統(tǒng)更為復雜、可靠性降低。二是因為此類器件立足于分立元件結構,開通損耗大,工作頻率難以提高,限制了其應用范圍。1970年代末,隨著可關斷晶閘管(GTO)日趨成熟,成功克服了普通晶閘管的缺陷,標志著電力電子器件已經(jīng)從半控型器件發(fā)展到全控型器件
晶閘管的伏安特性
晶閘管陽極A與陰極K之間的電壓與晶閘管陽極電流之間關系稱為晶閘管伏安特性,如圖2所所示。正向特性位于象限,反向特性位于第三象限。
(1) 反向特性
當門極G開路,陽極加上反向電壓時(見圖3),J2結正偏,但J1、J2結反偏。此時只能流過很小的反向飽和電流,當電壓進一步提高到J1結的雪崩擊穿電壓后,同時J3結也擊穿,電流迅速增加,如圖2的特性曲線OR段開始彎曲,彎曲處的電壓URO稱為“反向轉折電壓”。此后,晶閘管會發(fā)生性反向擊穿。
(2) 正向特性
當門極G開路,陽極A加上正向電壓時(見圖4),J1、J3結正偏,但J2結反偏,這與普通PN結的反向特性相似,也只能流過很小電流,這叫正向阻斷狀態(tài),當電壓增加,如圖2的特性曲線OA段開始彎曲,彎曲處的電壓UBO稱為“正向轉折電壓”。
由于電壓升高到J2結的雪崩擊穿電壓后,J2結發(fā)生雪崩倍增效應,在結區(qū)產(chǎn)生大量的電子和空穴,電子進入N1區(qū),空穴進入P2區(qū)。進入N1區(qū)的電子與由P1區(qū)通過J1結注入N1區(qū)的空穴復合。同樣,進入P2區(qū)的空穴與由N2區(qū)通過J3結注入P2區(qū)的電子復合,雪崩擊穿后,進入N1區(qū)的電子與進入P2區(qū)的空穴各自不能全部復合掉。這樣,在N1區(qū)就有電子積累,在P2區(qū)就有空穴積累,結果使P2區(qū)的電位升高,N1區(qū)的電位下降,J2結變成正偏,只要電流稍有增加,電壓便迅速下降,出現(xiàn)所謂負阻特性,見圖2中的虛線AB段。這時J1、J2、J3三個結均處于正偏,晶閘管便進入正向導電狀態(tài)——通態(tài),此時,它的特性與普通的PN結正向特性相似,如圖2的BC段。
(3) 觸發(fā)導通
在門極G上加入正向電壓時(如圖5所示),因J3正偏,P2區(qū)的空穴進入N2區(qū),N2區(qū)的電子進入P2區(qū),形成觸發(fā)電流IGT。在晶閘管的內(nèi)部正反饋作用(如圖2)的基礎上,加上IGT的作用,使晶閘管提前導通,導致圖2中的伏安特性OA段左移,IGT越大,特性左移越快。
晶閘管的工作過程
晶閘管是四層三端器件,它有J1、J2、J3三個PN結,可以把它中間的NP分成兩部分,構成一個PNP型三極管和一個NPN型三極管的復合管。
當晶閘管承受正向陽極電壓時,為使晶閘管導通,必須使承受反向電壓的PN結J2失去阻擋作用。每個晶體管的集電極電流同時就是另一個晶體管的基極電流。因此是兩個互相復合的晶體管電路,當有足夠的門極電流Ig流入時,就會形成強烈的正反饋,造成兩晶體管飽和導通。
設PNP管和NPN管的集電極電流分別為IC1和IC2,發(fā)射極電流相應為Ia和Ik,電流放大系數(shù)相應為α1=IC1/Ia和α2=IC2/Ik,設流過J2結的反相漏電流為ICO,晶閘管的陽極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和:
Ia=IC1+IC2+ICO
=α1Ia+α2Ik+ICO (1)
若門極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為:Ik=Ia+Ig。
硅PNP管和硅NPN管相應的電流放大系數(shù)α1和α2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化。當晶閘管承受正向陽極電壓,而門極未接受電壓的情況下,式(1)中Ig=0,(α1+α2)很小,故晶閘管的陽極電流Ia≈ICO,晶閘管處于正向阻斷狀態(tài);當晶閘管在正向門極電壓下,從門極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經(jīng)NPN管的發(fā)射結,從而提高放大系數(shù)α2,產(chǎn)生足夠大的集電極電流IC2流過PNP管的發(fā)射結,并提高了PNP管的電流放大系數(shù)α1,產(chǎn)生更大的集電極電流IC1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結,這樣強烈的正反饋過程迅速進行。
當α1和α2隨發(fā)射極電流增加而使得(α1+α2)≈1時,式(1)中的分母1-(α1+α2)≈0,因此提高了晶閘管的陽極電流Ia。這時,流過晶閘管的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定,晶閘管已處于正向導通狀態(tài)。晶閘管導通后,式(1)中1-(α1+α2)≈0,即使此時門極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來的陽極電流Ia而繼續(xù)導通,門極已失去作用。在晶閘管導通后,如果不斷地減小電源電壓或回路電阻,使陽極電流Ia減小到維持電流IH以下時,由于α1和α2迅速下降,晶閘管恢復到阻斷狀態(tài)。
晶閘管的種類?
1, 可關斷型晶閘管 KG
普通型晶閘管,在控制極G加上正向觸發(fā)信號普通型晶閘管導通后,控制極G就失去作用,要使普通型晶閘管關斷,必須陽極A與陰極K的正向電壓為零或加上負電壓。而可關斷型晶閘管只要在控制極G加上足夠大且較寬的負向觸發(fā)電流,就可以使晶閘管有效關斷。
用途:一般使用在斬波調速、變頻調速、逆變電源及直流控制電路中,如直流負載(繼電器線圈、電磁閥、電磁離合器、直流電機)的電源通斷、汽車點火器等。
2, 雙向晶閘管 KS
普通型晶閘管,如果在陽極A與陰極K的加上負向電壓,即使在控制極G加上正向觸發(fā)信號,普通型晶閘管也不會導通。而雙向晶閘管卻能夠導通。要使雙向晶閘管關斷,必須陽極A與陰極K的之間的電壓為零。
用途:一般使用在交/直流控制電路中,如調壓器;逆變器;交/直流負載開關等。
3, 逆導晶閘管KN(亦稱反向導通晶閘管)
在某些應用場合(如逆變器、斬波器等)要求晶閘管陽極A與陰極K端并接反向二極管,而逆導晶閘管正是基于這個要求,在一個硅片材料上,將晶閘管與反向二極管集成在了一起。因而逆導晶閘管具有正向導通可控、反向自然導通且可通過大電流的不可控;具有耐高壓、耐高溫;關斷時間短、通態(tài)電壓低等優(yōu)良性能等特點。
用途:一般用于開關電源;UPS不間斷電源;高壓、大功率負載上。如軌道交通的電源。
4, 快速晶閘管KK
由于在某些應用領域,要求晶閘管能夠快速響應及通斷功能,而快速晶閘管是在普通晶閘管制作基礎上,改變了制作工藝,使得晶閘管在開通與關斷時間上大幅縮短,開通時間為8μs左右;關斷時間為50μs左右。主電路換向時間小于60ms,同時工作頻率也提升至幾千HZ。
用途:常用于UPS不間斷電源;三相變頻電源;中頻電源;超聲波電源;逆變器、斬波器;快速開關,脈寬調制器,多諧振蕩器等
5,光控晶閘管
光控晶閘管是既可利用光源激發(fā)導通;也可象普通晶閘管由控制極G觸發(fā)信號來導通的晶閘管,在結構上有兩端(無控制極G)和三端之分。光控制是,其主電路與控制電路在電氣上完全絕緣。
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產(chǎn)品價格:面議
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