可控硅是可控硅整流元件的簡稱,是一種具有三個PN結的四層結構的大功率半導體器件,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的快速接通或切斷;實現將直流電變流電的逆變;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w器件一樣,有體積小、、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點。它的出現,使半導體技術從弱電領域進入了強電領域,成為工業(yè)、農業(yè)、交通運輸、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、機電應用、工業(yè)電氣及家電等方面都有廣泛的應用。
可控硅從外形上區(qū)分主要有螺旋式、平板式底式三種。螺旋式應用較多。
可控硅有三個----陽(A)、陰(C)和控制(G),管芯是P型導體和N型導體交迭組成的四層結構,共有三個PN結,與只有一個PN結的硅整流二管在結構上迥然不同??煽毓璧乃膶咏Y構和控制的引入,為其發(fā)揮“以小控大”的控制特性奠定了基礎。可控硅應用時,只要在控制加上很小的電流或電壓,能控制很大的陽電流或電壓。目前已能制造出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。
我們可以把從陰向上數的、二、三層看面是一只N管,而二、三、四層組成另一只PNP型晶體管。其中第二、第三層為兩管交迭共用??僧嫵鰣D1的等效電路圖。當在陽和陰之間加上一個正向電壓E,又在控制G和陰C之間(相當BG2的基一射間)輸入一個正的觸發(fā)信號,BG2將產生基電流Ib2,經放大,BG2將有一個放大了β2倍的集電電流IC2。因為BG2集電與BG1基相連,IC2又是BG1的基電流Ib1。BG1又把Ib1(Ib2)放大了β1的集電電流IC1送回BG2的基放大。如此循環(huán)放大,直到BG1、BG2完全導通。事實上這一過程是“一觸即發(fā)”的,對可控硅來說,觸發(fā)信號加到控制,可控硅立即導通。導通的時間主要決定于可控硅的性能。
可控硅一經觸發(fā)導通后,由于循環(huán)反饋的原因,流入BG2基的電流已不只是初始的Ib2,而是經過BG1、BG2放大后的電流(β1*β2*Ib2),這一電流遠大于Ib2,足以保持BG2的持續(xù)導通。此時觸發(fā)信號即使消失,可控硅仍保持導通狀態(tài),只有斷開電源E或降低E的輸出電壓,使BG1、BG2的集電電流小于維持導通的小值時,可控硅方可關斷。當然,如果E性反接,BG1、BG2受到反向電壓作用將處于截止狀態(tài)。這時,即使輸入觸發(fā)信號,可控硅也不能工作。反過來,E接成正向,而觸動發(fā)信號是負的,可控硅也不能導通。另外,如果不加觸發(fā)信號,而正電壓大到超過一定值時,可控硅也會導通,但已屬于非正常工作情況了。
可控硅這種通過觸發(fā)信號(小觸發(fā)電流)來控制導通(可控硅中通過大電流)的可控特性,正是它區(qū)別于普通硅整流二管的重要特征。
晶閘管的種類:
1、按關斷、導通及控制方式分類:晶閘管按其關斷、導通及控制方式可分為普通晶閘管、雙向晶閘管、逆導晶閘管、門關斷晶閘管(GTO)、BTG晶閘管、溫控晶閘管和光控晶閘管等多種;
2、按引腳和性分類:晶閘管按其引腳和性可分為二晶閘管、三晶閘管和四晶閘管;
3、按封裝形式分類:晶閘管按其封裝形式可分為金屬封裝晶閘管、塑封晶閘管和陶瓷封裝晶閘管三種類型。其中,金屬封裝晶閘管又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種;塑封晶閘管又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種;
4、按電流容量分類:晶閘管按電流容量可分為大功率晶閘管、率晶閘管和小功率晶閘管三種。通常,大功率晶閘管多采用金屬殼封裝,而中、小功率晶閘管則多采用塑封或陶瓷封裝;
5、按關斷速度分類:晶閘管按其關斷速度可分為普通晶閘管和(快速)晶閘管。
晶閘管的過電壓保護 :
1、過電壓:當加在晶閘管上的電壓超過額定電壓時稱為過電壓。
2、原因:電源變壓器的一次側斷開或接通、直流側感性負載的 切斷、快速熔斷器的熔斷、突然跳閘等。
3、措施:
①、阻容保護 :吸收回路作用:一旦電路中發(fā)生過電壓,電容器被迅速充電,電容兩端的電壓不能突變,這就有效地抑制了過電壓。阻容吸收回路可以并聯在交流側、直流側或晶閘管側;
②、非線性電阻保護:目前常用的非線性電阻是金屬氧化物壓敏電阻,它具有正反向相同的很陡的電壓—電流特性;
電路正常工作時,壓敏電阻不擊穿,通過的漏電流很小。壓敏電阻在遇到過電壓時可通過高達數千安的放電電流,之后又恢復正常, 因此它抑制過電壓的能力很強;
由于壓敏電阻正反向特性對稱,單相電路中只用一只壓敏電阻,三相電路中用三只壓敏電阻。
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