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元器件科普之半导体晶闸管

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发表于 2020-3-12 19:23:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
    晶闸管在工作过程中,它的阳极(A)和阴极(K)与电源和负载连接,组成晶闸双向晶闸管不像普通晶闸管那样,必须在阳极和阴极之间加上正向电压,管子才能人们在普通晶闸管的制造工艺和结构上采取了一些改进措施,做出了能适应于高频快速晶闸管的生产和应用都进展很快。目前,已有了电流几百安培、耐压1千余伏以往的为了便于调速采用直流供电,用直流开关动作增加或减小电路电阻,改变电城市电车和地铁机车采用逆导晶闸管控制和调节车速,能够克服开关体积大、寿命它既保留了普通晶闸管耐压高、电流大等优点,以具有自关断能力,使用方便,是光控晶闸管又称光触发晶闸管,是一种光敏器件。由于其控制信号来自光的照射,光控晶闸管的基本特性与普通晶闸管是相同的,只是它对光源的波长有一定的要求晶闸管是一种开关元件,具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作



认識半導体晶闸管

晶闸管又被称作可控硅整流器,以前被简稱为可控硅。1957年美國通用电气公司开發出世界上第一款晶闸管产品,并于1958年将其商业化。

晶闸管是PNPN四层半導体結構,形成三个PN结,分别稱:阳極,阴極和控制极。


   





图 晶闸管的结构


晶闸管在工作过程中,它的阳極(A)和阴極(K)與电源和负載连接,组成晶闸管的主电路。晶闸管的门極G和阴极K與控制晶闸管的装置連接,组成晶闸管的控制电路。

工作过程

加正向電压且门极有触發电流的情况下晶闸管才導通,这是晶閘管的闸流特性,即可控特性。


   




若晶闸管承受反向阳極电压時,不管門極承受何种电压,晶闸管都处于反向阻断状态。

晶閘管在導通情况下,当主回路电压(或電流)減小到接近于零时,晶闸管关斷。

晶闸管的种类

1.雙向晶闸管

双向晶闸管有极外G,其他兩个极称为主电極Tl和T2。结構是一种N—P—N—P—N型五层結構的半导体器件。

雙向晶闸管不像普通晶闸管那样,必須在陽極和阴极之间加上正向电压,管子才能导通。它无所谓阳極和陰极,不管触发信號的极性如何,双向晶闸管都能被觸发导通。这个特点是普通晶闸管所沒有的。

2.快速晶闸管

人们在普通晶闸管的制造工艺和結构上采取了一些改进措施,做出了能适应于高频应用的晶闸管,我们将它称为快速晶闸管。它具有关断时间(toff)短、导通速度快.能耐較高的電流上升率(dI/dt)、能耐较高的电壓上升率(dv/dt)、抗干扰能力较好等特點。

快速晶闸管的生产和应用都进展很快。目前,已有了电流几百安培、耐压1千余伏,关斷时间僅为20微妙的大功率快速晶闸管,同时還做出了最高工作頻率可达几十千赫兹供高频逆变用的元件。其产品广泛应用于大功率直流开关、大功率中频感應加熱电源、超聲波电源、激光電源、雷达調制器及直流電动车辆调速等领域。

3.逆导晶閘管

以往的为了便于調速采用直流供电,用直流开關动作增加或減小電路电阻,改变电路电流来控制车辆的速度。但它有不能平滑起动和加速。自有了,了逆導晶闸管不僅了上述缺点,而且还逆导晶闸管是在普通晶闸管上反向并联一只二極管而成,特点是能反向导通大電流。由于它的阳極和阴极接入反向并联的二极管,可对电感负载关断時产生的大電流、高电压进行快速釋放。

城市电车和地铁机车采用逆导晶闸管控制和调节车速,能够克服开關体积大、寿命短,而且低速运行时耗电大(减速时消耗在启动電阻上)等缺点,從而降低了功耗,提高了機车可靠性。

4.可关断晶闸管

可关断晶闸管亦稱门控晶闸管。其主要特点是,当門极加负向触发信号时晶闸管能自行关断。

它既保留了普通晶闸管耐压高、电流大等优点,以具有自关斷能力,使用方便,是理想的高压、大电流开关器件。它的容量及使用寿命均超過巨型晶体管。目前,大功率可关斷晶闸管已广泛用于斩波調速、变频調速、逆變电源等领域,显示出强大的生命力。

5.光控晶闸管

光控晶闸管又称光触发晶闸管,是一种光敏器件。由于其控制信號来自光的照射,沒有必要再引出控制极,所以只有兩个电極(陽极A和阴极K),结构与普通可控硅一样,是由四層PNPN器件构成。


   





图 光控晶闸管符号图


当在光控晶闸管的阳极加上正向电压,阴極加上负向电压時,控晶闸管可以等效成的电路。

光控晶閘管的基本特性與普通晶闸管是相同的,只是它对光源的波长有一定的要求,有选择性。波长在0.8——0.9um的红外线及波长在1um左右的激光,都是光控晶闸管较为理想的光源。

晶闸管的应用

晶闸管是一種开关元件,具有硅整流器件的特性,能在高电壓、大电流条件下工作。它基本的用途就是可控整流,其工作过程可以控制,具有体积小、轻、功耗低、效率高、开关迅速等优点。

基于上述特点,晶闸管被廣泛應用于可控整流、交流调压、无触点电子开關、逆变、调光、調压、调速变频等電子電路中,是典型的小電流控制大電流的设备。

来源:網络,如侵刪

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