晶閘管的主要電參數(shù)有正向轉(zhuǎn)折電壓、正向平均漏電流、反向漏電流、斷態(tài)重復(fù)峰值電壓、反向重復(fù)峰值電壓、正向平均壓降 、通態(tài)平均電流、門觸發(fā)電壓、門觸發(fā)電流、門反向電壓和維持電流等,晶閘管有一個(gè)重要特點(diǎn),就是它一旦導(dǎo)通后控制即失去控制作用,器件始終處于 導(dǎo)通狀態(tài)除非陽(yáng)對(duì)陰電壓降低到很小,致使陽(yáng)電流降到某一數(shù)值之下。
晶閘管的種類?
1, 可關(guān)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(hào)普通型晶閘管導(dǎo)通后,控制極G就失去作用,要使普通型晶閘管關(guān)斷,必須陽(yáng)極A與陰極K的正向電壓為零或加上負(fù)電壓。而可關(guān)斷型晶閘管只要在控制極G加上足夠大且較寬的負(fù)向觸發(fā)電流,就可以使晶閘管有效關(guān)斷。
用途:一般使用在斬波調(diào)速、變頻調(diào)速、逆變電源及直流控制電路中,如直流負(fù)載(繼電器線圈、電磁閥、電磁離合器、直流電機(jī))的電源通斷、汽車點(diǎn)火器等。
2, 雙向晶閘管 KS
普通型晶閘管,如果在陽(yáng)極A與陰極K的加上負(fù)向電壓,即使在控制極G加上正向觸發(fā)信號(hào),普通型晶閘管也不會(huì)導(dǎo)通。而雙向晶閘管卻能夠?qū)?。要使雙向晶閘管關(guān)斷,必須陽(yáng)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(diào)壓器;逆變器;交/直流負(fù)載開(kāi)關(guān)等。
3, 逆導(dǎo)晶閘管KN(亦稱反向?qū)ňчl管)
在某些應(yīng)用場(chǎng)合(如逆變器、斬波器等)要求晶閘管陽(yáng)極A與陰極K端并接反向二極管,而逆導(dǎo)晶閘管正是基于這個(gè)要求,在一個(gè)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(dǎo)晶閘管具有正向?qū)煽亍⒎聪蜃匀粚?dǎo)通且可通過(guò)大電流的不可控;具有耐高壓、耐高溫;關(guān)斷時(shí)間短、通態(tài)電壓低等優(yōu)良性能等特點(diǎn)。
用途:一般用于開(kāi)關(guān)電源;UPS不間斷電源;高壓、大功率負(fù)載上。如軌道交通的電源。
4, 快速晶閘管KK
由于在某些應(yīng)用領(lǐng)域,要求晶閘管能夠快速響應(yīng)及通斷功能,而快速晶閘管是在普通晶閘管制作基礎(chǔ)上,改變了制作工藝,使得晶閘管在開(kāi)通與關(guān)斷時(shí)間上大幅縮短,開(kāi)通時(shí)間為8μs左右;關(guān)斷時(shí)間為50μs左右。主電路換向時(shí)間小于60ms,同時(shí)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(kāi)關(guān),脈寬調(diào)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(dǎo)通;也可象普通晶閘管由控制極G觸發(fā)信號(hào)來(lái)導(dǎo)通的晶閘管,在結(jié)構(gòu)上有兩端(無(wú)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。
晶閘管(SCR)
晶體閘流管簡(jiǎn)稱晶閘管,也稱為可控硅整流元件(SCR),是由三個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的一種大功率半導(dǎo)體器件。在性能上,晶閘管不僅具有單向?qū)щ娦?而且還具有比硅整流元件更為可貴的可控性,它只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)。
晶閘管的優(yōu)點(diǎn)很多,例如:以小功率控制大功率,功率放大倍數(shù)高達(dá)幾十萬(wàn)倍;反應(yīng)極快,在微秒級(jí)內(nèi)開(kāi)通、關(guān)斷;無(wú)觸點(diǎn)運(yùn)行,無(wú)火花、無(wú)噪聲;效率高,成本低等。因此,特別是在大功率UPS供電系統(tǒng)中,晶閘管在整流電路、靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)、無(wú)觸點(diǎn)輸出開(kāi)關(guān)等電路中得到廣泛的應(yīng)用。
晶閘管的弱點(diǎn):靜態(tài)及動(dòng)態(tài)的過(guò)載能力較差,容易受干擾而誤導(dǎo)通。
晶閘管從外形類主要有:螺栓形、平板形和平底形。
晶閘管的工作條件
由于晶閘管只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài),所以它具有開(kāi)關(guān)特性,這種特性需要一定的條件才能轉(zhuǎn)化:
(1)晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí),無(wú)論門極承受何種電壓,晶閘管都處于關(guān)斷狀態(tài)。
(2)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí),僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。
(3)晶閘管在導(dǎo)通情況下,只要有一定的正向陽(yáng)極電壓,無(wú)論門極電壓如何,晶閘管保持導(dǎo)通,即晶閘管導(dǎo)通后,門極失去作用。
(4)晶閘管在導(dǎo)通情況下,當(dāng)主回路電壓(或電流)減小到接近于零時(shí),晶閘管關(guān)斷。
晶閘管的伏安特性
晶閘管陽(yáng)極A與陰極K之間的電壓與晶閘管陽(yáng)極電流之間關(guān)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(dāng)門極G開(kāi)路,陽(yáng)極加上反向電壓時(shí)(見(jiàn)圖3),J2結(jié)正偏,但J1、J2結(jié)反偏。此時(shí)只能流過(guò)很小的反向飽和電流,當(dāng)電壓進(jìn)一步提高到J1結(jié)的雪崩擊穿電壓后,同時(shí)J3結(jié)也擊穿,電流迅速增加,如圖2的特性曲線OR段開(kāi)始彎曲,彎曲處的電壓URO稱為“反向轉(zhuǎn)折電壓”。此后,晶閘管會(huì)發(fā)生性反向擊穿。
(2) 正向特性
當(dāng)門極G開(kāi)路,陽(yáng)極A加上正向電壓時(shí)(見(jiàn)圖4),J1、J3結(jié)正偏,但J2結(jié)反偏,這與普通PN結(jié)的反向特性相似,也只能流過(guò)很小電流,這叫正向阻斷狀態(tài),當(dāng)電壓增加,如圖2的特性曲線OA段開(kāi)始彎曲,彎曲處的電壓UBO稱為“正向轉(zhuǎn)折電壓”。
由于電壓升高到J2結(jié)的雪崩擊穿電壓后,J2結(jié)發(fā)生雪崩倍增效應(yīng),在結(jié)區(qū)產(chǎn)生大量的電子和空穴,電子進(jìn)入N1區(qū),空穴進(jìn)入P2區(qū)。進(jìn)入N1區(qū)的電子與由P1區(qū)通過(guò)J1結(jié)注入N1區(qū)的空穴復(fù)合。同樣,進(jìn)入P2區(qū)的空穴與由N2區(qū)通過(guò)J3結(jié)注入P2區(qū)的電子復(fù)合,雪崩擊穿后,進(jìn)入N1區(qū)的電子與進(jìn)入P2區(qū)的空穴各自不能全部復(fù)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(jié)果使P2區(qū)的電位升高,N1區(qū)的電位下降,J2結(jié)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(fù)阻特性,見(jiàn)圖2中的虛線AB段。這時(shí)J1、J2、J3三個(gè)結(jié)均處于正偏,晶閘管便進(jìn)入正向?qū)щ姞顟B(tài)——通態(tài),此時(shí),它的特性與普通的PN結(jié)正向特性相似,如圖2的BC段。
(3) 觸發(fā)導(dǎo)通
在門極G上加入正向電壓時(shí)(如圖5所示),因J3正偏,P2區(qū)的空穴進(jìn)入N2區(qū),N2區(qū)的電子進(jìn)入P2區(qū),形成觸發(fā)電流IGT。在晶閘管的內(nèi)部正反饋?zhàn)饔?如圖2)的基礎(chǔ)上,加上IGT的作用,使晶閘管提前導(dǎo)通,導(dǎo)致圖2中的伏安特性O(shè)A段左移,IGT越大,特性左移越快。
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