晶閘管(Thyristor)是晶體閘流�的簡(jiǎn)�,又可稱�可控硅整流器,以前被�(jiǎn)稱為可控��1957年美�(guó)通用電器公司�(kāi)�(fā)出世界上款晶閘管�(chǎn)品,并于1958年將其商�(yè)�;晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)�(gòu),它有三�(gè)極:�(yáng)�,陰極和門(mén)�; 晶閘管具有硅整流器件的特�,能在高電壓、大電流條件下工作,且其工作�(guò)程可以控�、被廣泛�(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無(wú)觸點(diǎn)電子�(kāi)�(guān)、逆變及變頻等電子電路��
晶閘管有多種分類方法�
?。ㄒ唬┌搓P(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式分類
晶閘管按其關(guān)�、導(dǎo)通及控制方式可分為普通晶閘管、雙向晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、門(mén)極關(guān)斷晶閘管(GTO�、BTG晶閘�、溫控晶閘管和光控晶閘管等多種�
?。ǘ┌匆_和極性分�
晶閘管按其引腳和極性可分為二極晶閘�、三極晶閘管和四極晶閘管�
?。ㄈ┌捶庋b形式分類
晶閘管按其封裝形式可分為金屬封裝晶閘�、塑封晶閘管和陶瓷封裝晶閘管三種類型。其�,金屬封裝晶閘管又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多�;塑封晶閘管又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩��
?。ㄋ模┌措娏魅萘糠诸?/FONT>
晶閘管按電流容量可分為大功率晶閘�、中功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�,而中、小功率晶閘管則多采用塑封或陶瓷封裝�
?。ㄎ澹┌搓P(guān)斷速度分類
晶閘管按其關(guān)斷速度可分為普通晶閘管和高頻(快速)晶閘��
晶閘�(THYRISTOR)又名可控�,屬于功率器件�(lǐng)�,是一種功率半�(dǎo)體開(kāi)�(guān)元件,可控硅是其簡(jiǎn)�,按其工作特�,可控硅可分為單向可控�(SCR)、雙向可控硅(TRIAC).
可控硅也稱作晶閘�,它是由PNPN四層半導(dǎo)體構(gòu)成的元件,有三�(gè)電極、陽(yáng)極A、陰極K和控制極G.
可控硅在電路中能�?qū)崿F(xiàn)交流電的�(wú)觸點(diǎn)控制,以小電流控制大電�,并且不象繼電器那樣控制時(shí)有火花產(chǎn)�,而且�(dòng)作快、壽命長(zhǎng)、可靠性好.在調(diào)速、調(diào)�、調(diào)壓、調(diào)溫以及其他各種控制電路中都有它的身影.
可控硅分為單向的和雙向的,符號(hào)也不�.單向可控硅有三�(gè)PN�(jié),由最外層的P極和N極引出兩�(gè)電極,分別稱為�(yáng)極和陰極,由中間的P極引出一�(gè)控制�.
單向可控硅有其獨(dú)特的特�:�(dāng)�(yáng)極接反向電壓,或者陽(yáng)極接正向電壓但控制極不加電壓�(shí),它都不導(dǎo)�,而陽(yáng)極和控制極同�(shí)接正向電壓時(shí),它就�(huì)變成�(dǎo)通狀�(tài).一旦導(dǎo)�,控制電壓便失去了�(duì)它的控制作用,不論有沒(méi)有控制電�,也不論控制電壓的極性如�,將一直處于導(dǎo)通狀�(tài).要想�(guān)�,只有把陽(yáng)極電壓降低到某一臨界值或者反�.
雙向可控硅的引腳多數(shù)是按T1、T2、G的順序從左至右排�(電極引腳向下,面對(duì)有字符的一面時(shí)).加在控制極G上的觸發(fā)脈沖的大小或�(shí)間改變時(shí),就能改變其導(dǎo)通電流的大小.
與單向可控硅的區(qū)別是,雙向可控硅G極上觸發(fā)脈沖的極性改變時(shí),其導(dǎo)通方向就隨著極性的變化而改�,� 而能夠控制交流電�(fù)�.而單向可控硅�(jīng)觸發(fā)后只能從�(yáng)極向陰極單方�?qū)�?所以可控硅有單雙向之分.
電子制作中常用可控硅,單向的有MCR-100�,雙向的有TLC336�
雙向可控�
按象限來(lái)�,又分為四象三端雙向可控硅、三象限雙向可控�;
按封裝分:分為一般半塑封�,外絕緣式全塑封裝;
按觸�(fā)電流�(lái)�:分為微觸�、高靈敏度型、標(biāo)�(zhǔn)觸發(fā)�;
按電壓分:常規(guī)電壓品種、高壓品�.
可控硅產(chǎn)品由于它在電路應(yīng)用中的效率高、控制特性好、壽命長(zhǎng)、體積小、功能強(qiáng)等優(yōu)�(diǎn),自上�(gè)世紀(jì)六十�(zhǎng)代以�(lái),獲得了迅猛發(fā)�,并已形成了一門(mén)�(dú)立的�(xué)�.“晶閘管交流技�(shù)�.
可控硅發(fā)展到今天,在工藝上已經(jīng)非常成熟,品質(zhì)更好,成品率大幅提�,并向高壓大電流發(fā)�.
可控硅在�(yīng)用電路中的作用體�(xiàn)�:
可控整流:如同二極管整流一�,將交流整流為直流,并且在交流電壓不變的情況�,有效地控制直流輸出電壓的大小即可控整�,�(shí)�(xiàn)交流→可變直流之�(zhuǎn)�;
�(wú)觸點(diǎn)功率靜態(tài)�(kāi)�(guān)(固態(tài)�(kāi)�(guān)):作為功率�(kāi)�(guān)元件,可控硅可以代替接觸器、繼電器用于�(kāi)�(guān)頻率很高的場(chǎng)�.
因此可控硅元件被廣泛�(yīng)用于各種電子�(shè)備和電子�(chǎn)品的電路�,多作可控整流、逆變、變�、調(diào)�、無(wú)觸點(diǎn)�(kāi)�(guān)等用�.家用電器中的�(diào)光燈、調(diào)速風(fēng)�、冷暖空�(diào)器、熱水器、電視、冰�、洗衣機(jī)、照相機(jī)、音響組�、聲控電路、定�(shí)控制�、感�(yīng)�、圣誕燈控制�、自�(dòng)門(mén)電路、以及玩具裝置、電�(dòng)工具�(chǎn)�、無(wú)線電遙控電路、攝像機(jī)等工�(yè)控制�(lǐng)域等都大量使用了可控硅器�.
在這些�(yīng)用電路中,可控硅元件多用來(lái)作可控整�、逆變、變�、調(diào)�、無(wú)觸點(diǎn)�(kāi)�(guān)
晶閘管在工業(yè)中的�(yīng)用越�(lái)越廣泛,隨著行業(yè)的應(yīng)用范圍增�。晶閘管的功能也越來(lái)越全�。但是有�(shí)�,晶閘管在使用過(guò)程中�(huì)造成一些傷�。為了保證晶閘管的壽�,我�?cè)撊绾胃玫貐^(qū)保護(hù)晶閘管呢�
在使用過(guò)程中,晶閘管�(duì)�(guò)電壓是很敏感�。過(guò)電流同樣�(duì)晶閘管有極大的損壞作�。西安瑞新公司給大家介紹晶閘管的保護(hù)方法,具體如下:
1� �(guò)電壓保護(hù)
晶閘管對(duì)�(guò)電壓很敏�,當(dāng)正向電壓超過(guò)其斷�(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM一定值時(shí)晶閘管就�(huì)誤導(dǎo)�,引�(fā)電路故障;當(dāng)外加反向電壓超過(guò)其反向重�(fù)峰值電壓URRM一定值時(shí),晶閘管就會(huì)立即損壞。因�,必須研究過(guò)電壓的產(chǎn)生原因及抑制�(guò)電壓的方法�
�(guò)電壓�(chǎn)生的原因主要是供給的電功率或系統(tǒng)的儲(chǔ)能發(fā)生了激烈的變化,使得系�(tǒng)�(lái)不及�(zhuǎn)�,或者系�(tǒng)中原�(lái)積聚的電磁能量來(lái)不及消散而造成�。主要發(fā)�(xiàn)為雷擊等外來(lái)沖擊引起的過(guò)電壓和開(kāi)�(guān)的開(kāi)閉引起的沖擊電壓兩種類型。由雷擊或高壓斷路器�(dòng)作等�(chǎn)生的�(guò)電壓是幾微秒至幾毫秒的電壓尖�,對(duì)晶閘管是很危�(xiǎn)�。由�(kāi)�(guān)的開(kāi)閉引起的沖擊電壓又分為如下幾類:
?�?)交流電源接�、斷�(kāi)�(chǎn)生的�(guò)電壓
例如,交流開(kāi)�(guān)的開(kāi)�、交流側(cè)熔斷器的熔斷等引起的�(guò)電壓,這些�(guò)電壓由于變壓器繞組的分布電容、漏抗造成的諧振回路、電容分壓等使過(guò)電壓�(shù)值為正常值的 2�10多�。一般地,開(kāi)閉速度越快�(guò)電壓越高,在空載情況下斷�(kāi)回路將會(huì)有更高的�(guò)電壓�
�2)直流側(cè)�(chǎn)生的�(guò)電壓
如切斷回路的電感較大或者切斷時(shí)的電流值較�,都�(huì)�(chǎn)生比較大的過(guò)電壓。這種情況常出�(xiàn)于切除負(fù)�、正在導(dǎo)通的晶閘管開(kāi)路或是快速熔斷器熔體燒斷等原因引起電流突變等�(chǎng)��
?�?)換相沖擊電�
包括換相�(guò)電壓和換相振蕩過(guò)電壓。換相過(guò)電壓是由于晶閘管的電流降�0�(shí)器件�(nèi)部各�(jié)層殘存載流子�(fù)合所�(chǎn)生的,所以又叫載流子積蓄效應(yīng)引起的過(guò)電壓。換相過(guò)電壓之后,出�(xiàn)換相振蕩�(guò)電壓,它是由于電�、電容形成共振產(chǎn)生的振蕩電壓,其值與換相�(jié)束后的反向電壓有�(guān)。反向電壓越�,換相振蕩過(guò)電壓也越��
針對(duì)形成�(guò)電壓的不同原�,可以采取不同的抑制方法,如減少�(guò)電壓�,并使過(guò)電壓幅值衰�;抑制過(guò)電壓能量上升的速率,延緩已�(chǎn)生能量的消散速度,增加其消散的途徑;采用電子線路�(jìn)行保�(hù)�。目前最常用的是在回路中接入吸收能量的元�,使能量得以消散,常稱之為吸收回路或緩沖電路�
�4)阻容吸收回�
通常�(guò)電壓均具有較高的頻率,因此常用電容作為吸收元�,為防止振蕩,常加阻尼電�,構(gòu)成阻容吸收回�。阻容吸收回路可接在電路的交流側(cè)、直流側(cè),或并接在晶閘管的陽(yáng)極與陰極之間。吸收電路選用無(wú)感電�,接線應(yīng)盡量��
�5)由硒堆及壓敏電阻等非線性元件組成吸收回�
上述阻容吸收回路的時(shí)間常�(shù)RC是固定的,有�(shí)�(duì)�(shí)間短、峰值高、能量大的過(guò)電壓�(lái)不及放電,抑制過(guò)電壓的效果較差。因�,一般在變流裝置的�(jìn)出線端還并有硒堆或壓敏電阻等非線性元�。硒堆的特點(diǎn)是其�(dòng)作電壓與溫度有關(guān),溫度越低耐壓越高;另外是硒堆具有自恢�(fù)特�,能多次使用,當(dāng)�(guò)電壓�(dòng)作后硒基片上的灼傷孔被溶化的硒重新覆�,又重新恢復(fù)其工作特�。壓敏電阻是以氧化鋅為基體的金屬氧化物非線性電�,其�(jié)�(gòu)為兩�(gè)電極,電極之間填充的粒徑� 10~50μm的不�(guī)則的ZNO微結(jié)�,結(jié)晶粒間是厚約1μm的氧化鉍粒界層。這�(gè)粒界層在正常電壓下呈高阻狀�(tài),只有很小的漏電流,其值小� 100μA。當(dāng)加上電壓�(shí),引起了電子雪崩,粒界層迅速變成低阻抗,電流迅速增�,泄漏了能量,抑制了�(guò)電壓,從而使晶閘管得到保�(hù)。浪涌過(guò)�,粒界層又恢�(fù)為高阻態(tài)。壓敏電阻的特性主要由下面幾�(gè)參數(shù)�(lái)表示�
�(biāo)稱電壓:指壓敏電阻流�(guò)1mA直流電流�(shí),其兩端的電壓��
通流容量:是用前�8微秒、波�20微秒的波形沖擊電�,每�5分鐘沖擊1次,共沖�10�,標(biāo)稱電壓變化在-10[%]以內(nèi)的沖擊電流值來(lái)表示�
�?yàn)檎5膲好綦娮枇=鐚又挥幸欢ù笮〉姆烹娙萘亢头烹姶螖?shù),標(biāo)稱電壓值不僅會(huì)隨著放電次數(shù)增多而下�,而且也隨著放電電流幅值的增大而下降,�(dāng)大到某一電流�(shí),標(biāo)稱電壓下降到0,壓敏電阻出�(xiàn)穿孔,甚至炸�;因此必須限定通流容量�
漏電流:指加一半標(biāo)稱直流電壓時(shí)�(cè)得的流過(guò)壓敏電阻的電��
由于壓敏電阻的通流容量�,殘壓低,抑制過(guò)電壓能力�(qiáng);平�(shí)漏電流小,放電后不會(huì)有續(xù)�,元件的�(biāo)稱電壓等�(jí)多,便于用戶選擇;伏安特性是�(duì)稱的,可用于�、直流或正負(fù)浪涌;因此用途較��
2� �(guò)電流保護(hù)
由于半導(dǎo)體器件體積小、熱容量�,特別像晶閘管這類高電壓大電流的功率器�,結(jié)溫必須受到嚴(yán)格的控制,否則將遭至徹底損壞。當(dāng)晶閘管中流過(guò)大于額定值的電流�(shí),熱量來(lái)不及散發(fā),使得結(jié)溫迅速升�,最終將�(dǎo)致結(jié)層被燒壞�
�(chǎn)生過(guò)電流的原因是多種多樣�,例�,變流裝置本身晶閘管損壞,觸�(fā)電路�(fā)生故障,控制系統(tǒng)�(fā)生故障等,以及交流電源電壓過(guò)�、過(guò)低或缺相,負(fù)載過(guò)載或短路,相鄰設(shè)備故障影響等�
晶閘管過(guò)電流保護(hù)方法最常用的是快速熔斷器。由于普通熔斷器的熔斷特性動(dòng)作太�,在熔斷器尚未熔斷之前晶閘管已被燒壞;所以不能用�(lái)保護(hù)晶閘�??焖偃蹟嗥饔摄y制熔絲埋于石英沙�(nèi),熔斷時(shí)間極�,可以用�(lái)保護(hù)晶閘�??焖偃蹟嗥鞯男阅苤饕幸韵聨�?xiàng)表征�
晶閘管損壞后,若�(wú)同型�(hào)的晶閘管更換,可以選用與其性能參數(shù)相近的其他型�(hào)晶閘管來(lái)代換�
�(yīng)用電路在�(shè)�(jì)�(shí),一般均留有較大的裕量。在更換晶閘管時(shí),只要留意其額定峰值電�(重復(fù)峰值電�)、額定電�(通態(tài)均勻電流)、門(mén)極觸�(fā)電壓和門(mén)極觸�(fā)電流即可,尤其是額定峰值電壓與額定電流這兩�(gè)指標(biāo)�
代換晶閘管應(yīng)與損壞晶閘管的開(kāi)�(guān)速度…致。例如:在脈沖電路、高速逆變電路中使用的高速晶閘管損壞�,只能選用同類型的快速晶閘管,而不能用普通晶閘管�(lái)代換�
選取代用晶閘管時(shí),不管什么參�(shù),都不必留有�(guò)大的裕量,應(yīng)盡可能與被代換晶閘管的參�(shù)相近,由于過(guò)大的裕量不僅是一種浪�(fèi),而且有時(shí)還會(huì)起副作用,出�(xiàn)不觸�(fā)或觸�(fā)不靈敏等�(xiàn)��
另外,還要留意兩�(gè)晶閘管的外形要相�,否則會(huì)給安裝工作帶�(lái)不利�
晶閘管T在工作過(guò)程中,它的陽(yáng)極A和陰極K與電源和�(fù)載連接,組成晶閘管的主電路,晶閘管的門(mén)極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接,組成晶閘管的控制電��
晶閘管的工作條件�
1. 晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí),不管門(mén)極承受何種電�,晶閘管都處于關(guān)斷狀�(tài)�
2. 晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí),僅在門(mén)極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)��
3. 晶閘管在�(dǎo)通情況下,只要有一定的正向�(yáng)極電�,不論門(mén)極電壓如何,晶閘管保持導(dǎo)�,即晶閘管導(dǎo)通后,門(mén)極失去作��
4. 晶閘管在�(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�(guān)��