鞍山伯興熱管技術(shù)有限公司
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晶閘管(Thyristor)是晶體閘流管的簡(jiǎn)稱(chēng),熱管散熱器廠(chǎng)家又可稱(chēng)做可控硅整流器,簡(jiǎn)稱(chēng)可控硅。1957年美國通用電器公司開(kāi)發(fā)出世界上第一特種晶閘管產(chǎn)品,并于1958年使其商業(yè)化;晶閘管是PNPN四層半導體結構,它有三個(gè)極:陽(yáng)極,陰極和門(mén)極;晶閘管工作條件為:加正向電壓且門(mén)極有觸發(fā)電流。其派生器件有:快速晶閘管,雙向晶閘管,光控晶閘管等。它是一種大功率開(kāi)關(guān)型半導體器件,在電路中用文字符號為“V”、“VT”表示(舊標準中用字母“SCR”表示)。
晶閘管具有硅整流器件的特性,能在高電壓、大電流條件下工作,且其工作過(guò)程可以控制、被廣泛應用于可控整流、交流調壓、無(wú)觸點(diǎn)電子開(kāi)關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。
晶閘管的種類(lèi)
晶閘管有多種分類(lèi)方法。
?。ㄒ唬┌搓P(guān)斷、導通及控制方式分類(lèi)
晶閘管按其關(guān)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(mén)極關(guān)斷晶閘管(GTO)、BTG晶閘管、溫控晶閘管和光控晶閘管等多種。
?。ǘ┌匆_和極性分類(lèi)
晶閘管按其引腳和極性可分為二極晶閘管、三極晶閘管和四極晶閘管。
?。ㄈ┌捶庋b形式分類(lèi)
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(lèi)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。
?。ㄋ模┌措娏魅萘糠诸?lèi)
晶閘管按電流容量可分為大功率晶閘管、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裝,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(lèi)
晶閘管按其關(guān)斷速度可分為普通晶閘管和高頻(快速)晶閘管。
晶閘管的工作原理
晶閘管T在工作過(guò)程中,它的陽(yáng)極A和陰極K與電源和負載連接,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路。
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(mén)極承受正向電壓的情況下晶閘管才導通。
3. 晶閘管在導通情況下,只要有一定的正向陽(yáng)極電壓,不論門(mén)極電壓如何,晶閘管保持導通,即晶閘管導通后,門(mén)極失去作用。
4. 晶閘管在導通情況下,當主回路電壓(或電流)減小到接近于零時(shí),晶閘管關(guān)斷。
從晶閘管的內部分析工作過(guò)程:
晶閘管是四層三端器件,它有J1、J2、J3三個(gè)PN結圖1,可以把它中間的NP分成兩部分,構成一個(gè)PNP型三極管和一個(gè)NPN型三極管的復合管圖2
當晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí),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。圖2中每個(gè)晶體管的集電極電流同時(shí)就是另一個(gè)晶體管的基極電流。因此,兩個(gè)互相復合的晶體管電路,當有足夠的門(mén)機電流Ig流入時(shí),就會(huì )形成強烈的正反饋,造成兩晶體管飽和導通,晶體管飽和導通。
設PNP管和NPN管的集電極電流相應為Ic1和Ic2;發(fā)射極電流相應為Ia和Ik;電流放大系數相應為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik,設流過(guò)J2結的反相漏電電流為Ic0,晶閘管的陽(yáng)極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和:
Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0
若門(mén)極電流為Ig,則晶閘管陰極電流為Ik=Ia+Ig
從而可以得出晶閘管陽(yáng)極電流為:I=(Ic0+Iga2)/(1-(a1+a2))(1—1)式
硅PNP管和硅NPN管相應的電流放大系數a1和a2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化如圖3所示。
當晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓,而門(mén)極未受電壓的情況下,式(1—1)中,Ig=0,(a1+a2)很小,故晶閘管的陽(yáng)極電流Ia≈Ic0 晶閘關(guān)處于正向阻斷狀態(tài)。當晶閘管在正向陽(yáng)極電壓下,從門(mén)極G流入電流Ig,由于足夠大的Ig流經(jīng)NPN管的發(fā)射結,從而提高起點(diǎn)流放大系數a2,產(chǎn)生足夠大的極電極電流Ic2流過(guò)PNP管的發(fā)射結,并提高了PNP管的電流放大系數a1,產(chǎn)生更大的極電極電流Ic1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結。這樣強烈的正反饋過(guò)程迅速進(jìn)行。從圖3,當a1和a2隨發(fā)射極電流增加而(a1+a2)≈1時(shí),式(1—1)中的分母1-(a1+a2)≈0,因此提高了晶閘管的陽(yáng)極電流Ia.這時(shí),流過(guò)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)。
式(1—1)中,在晶閘管導通后,1-(a1+a2)≈0,即使此時(shí)門(mén)極電流Ig=0,晶閘管仍能保持原來(lái)的陽(yáng)極電流Ia而繼續導通。晶閘管在導通后,門(mén)極已失去作用。
在晶閘管導通后,如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻,使陽(yáng)極電流Ia減小到維持電流IH以下時(shí),由于a1和a1迅速下降,當1-(a1+a2)≈0時(shí),晶閘管恢復阻斷狀態(tài)。