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晶闸管

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'''晶闸管'''又称可控硅是可控[[ 整流 ]] 元件]] 的简称,是一种具有三 个PN 个[[PN ]] 的四层结构的大 [[ 功率 ]][[ 半导体 ]] 器件,一般由[[ 两晶闸管反向连接]] 而成。它的功能不仅是整流,还可以用作无触点开关的快速接通或切断;实现将 [[ 直流电 ]] 变成交流电的逆变;将一种频率的[[交流电]]变成另一种 [[ 频率 ]] [[ 交流电 ]] 等等。
可控硅和其它半导体器件一样,有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现,使半导体技术从弱电领域进入了[[ 强电领域]] ,成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。 目前可控硅在自动控制、机电应用、工业电气及家电等方面都有广泛的应用。<ref>[https://www.360kuai.com/pc/9f81f9f5b46ed07fb?cota=4&kuai_so=1&tj_url=so_rec&sign=360_57c3bbd1&refer_scene=so_1 可控硅的基本工作原理及在调光器中的使用],快资讯网,2019-05-24</ref>
=='''结构介绍'''==
晶闸管是由四层 [[ 半导体 ]] 构成的。晶闸管的结构是由四层半导体材料叠成三 个PN 个[[PN ]] ,并在对应的半导体材料上引出了三个电极。这三个电极分别称为:A-阳极,G-控制极,K-阴极。<ref>[https://tech.hqew.com/circuit_1988307 晶闸管的结构和符号],华强电子网,2017-10-24</ref>
可控硅有三个极----阳极(A)、阴极(C)和控制极(G),管芯是P型导体和N型导体交迭组成的四层结构,共有三个PN 结,与只有一个PN结的硅整流 [[ 二极管 ]] 在结构上迥然不同。可控硅的四层结构和控制极的引入,为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。可控硅应用时,只要在控制极加上很小的 [[ 电流 ]] [[ 电压 ]] ,就能控制很大的阳极电流或电压。目前已能制造出电流容量达几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。
=='''导通与关断的条件'''==
晶闸管T在工作过程中,它的阳极A和阴极K与 [[ 电源 ]] 和负载连接,组成晶闸管的主电路,晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接,组成晶闸管的控制电路。
晶闸管为半控型电力 [[ 电子 ]] 器件,它的工作条件如下:<ref>[http://www.elecfans.com/tags/%E6%99%B6%E9%97%B8%E7%AE%A1/ 晶闸管],电子发烧友网</ref>
1. 晶闸管承受反向阳极 [[ 电压 ]] 时,不管门极承受何种电压,晶闸管都处于反向阻断状态。
2. 晶闸管承受正向阳极电压时,仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态,这就是晶闸管的闸流特性,即可控特性。
3. 晶闸管在导通情况下,只要有一定的正向阳极电压,不论门极电压如何,晶闸管保持导通,即晶闸管导通后,门极失去作用。门极只起触发作用。
4. 晶闸管在导通情况下,当主回路电压(或 [[ 电流]])减小到接近于零时,晶闸管关断。
=='''工作原理'''==
可控硅有三个极----阳极(A)、阴极(C)和控制极(G),管芯是P型 [[ 导体 ]] 和N型导体交迭组成的四层结构,共有三 个PN 个[[PN ]] ,与只有一个PN结的硅整流二极管在结构上迥然不同。可控硅的四层结构和控制极的引入,为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。可控硅应用时,只要在控制极加上很小的电流或电压,就能控制很大的阳极 [[ 电流 ]] [[ 电压 ]] 。 我们可以把从阴极向上数的第一、二、三层看面是一只NPN型号晶体管,而二、三、四层组成另一只PNP型晶体管。其中第二、第三层为两管交迭共用。
当在阳极和阴极之间加上一个正向电压E,又在控制极G和阴极C之间(相当BG2的基一射间)输入一个正的触发信号,BG2将产生基极电流Ib2,经放大,BG2将有一个放大了β2 倍的集电极电流IC2 。因为BG2集电极与BG1基极相连,IC2又是BG1 的基极电流Ib1 。BG1又把Ib1(Ib2)放大了β1的集电极电流IC1送回BG2的基极放大。如此循环放大,直到BG1、BG2完全导通。事实上这一过程是“一触即发”的,对可控硅来说,触发信号加到控制极,可控硅立即导通。导通的时间主要决定于可控硅的性能。
3、按封装形式分类
晶闸管按其封装形式可分为 [[ 金属 ]] 封装晶闸管、塑封晶闸管和陶瓷封装晶闸管三种类型。其中,金属封装晶闸管又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种;塑封晶闸管又分为带散热片型和不带散热片型两种。
4、按电流容量分类
晶闸管按电流容量可分为大 [[ 功率 ]] 晶闸管、中功率晶闸管和小功率晶闸管三种。通常,大功率晶闸管多采用金属壳封装,而中、小功率晶闸管则多采用塑封或 [[ 陶瓷 ]] 封装。
5、按关断速度分类
晶闸管按其关断 [[ 速度 ]] 可分为普通晶闸管和高频(快速)晶闸管。
=='''主要参数'''==
为了正确选用晶闸管元件,必须要了解它的主要参数,一般在产品的目录上都给出了参数的平均值或极限值,产品合格证上标有元件的实测数据。
1、断态重复峰值 [[ 压UDRM 压]]UDRM
在控制极断路和晶闸管正向阻断的条件下,可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压,其数值比正向转折电压小100V。
在环境温度不大于40oC和标准散热即全导通的条件下,晶闸管元件可以连续通过的工频正弦半波电流(在一个周期内)的平均值,称为额定通态平均电流IT,简称额定电流。
4、维持 [[ 流IH流]]IH
在规定的环境温度和控制极断路的条件下,维持元件继续导通的最小电流称为维持电流IH 。一般为几十毫安~一百多毫安,其数值与元件的 [[ 温度 ]] 成反比,在120摄氏度时维持电流约为25摄氏度时的一半。当晶闸管的正向电流小于这个电流时,晶闸管将自动关断。
IT(AV)--通态平均电流 VRRM--反向反复峰值电压
=='''检测方法'''==
[[ 万用表 ]] 选电阻R*1Ω挡,用红、黑两表笔分别测任意两引脚间正反向 [[ 电阻 ]] 直至找出读数为数十欧姆的一对引脚,此时黑表笔的引脚为控制极G,红表笔的引脚为阴极K,另一空脚为阳极A。此时将黑表笔接已判断了的阳极A,红表笔仍接阴极K。此时万用表指针应不动。用短线瞬间短接阳极A和控制极G,此时万用表电阻挡指针应向右偏转,阻值读数为10欧姆左右。如阳极A接黑表笔,阴极K接红表笔时,万用表指针发生偏转,说明该单向可控硅已击穿损坏。<ref>[http://www.elecfans.com/yuanqijian/jingzhaguang/20110710205774.html 晶闸管(可控硅)检测方法],电子发烧友网,2011年07月10日</ref>
=='''选用'''==
选择晶闸管的类型:晶闸管有多种类型,应根据应用电路的具体要求合理选用。
1、若用于交直流 [[ 电压 ]] 控制、可控整流、交流调压、逆变电源、开关 [[ 电源 ]] 保护电路等,可选用普通单向晶闸管。
2、若用于交流开关、交流调压、交流电动机线性调速、灯具线性调光及固态继电器、固态接触器等电路中,应选用双向晶闸管。
3、若用于交流 [[ 电动机 ]] 变频调速、斩波器、逆变电源及各种电子开关电路等,可选用门极关断晶闸管。
4、若用于锯齿波发生器、长时间延时器、过电压保护器及大 [[ 功率 ]] 晶体管触发电路等,可选用BTG晶闸管。
5、若用于电磁灶、电子 [[ 镇流器 ]] [[ 超声波 ]] 电路、超导磁能储存系统及开关电源等电路,可选用逆导晶闸管。
6、若用于光电耦合器、光探测器、光报警器、光计数器、光电逻辑电路及自动生产线的运行监控电路,可选用光控晶闸管。
1、过压击穿
可控硅不能承受 [[ 电压 ]] 而损坏,可控硅对过压的承受能力几乎没有时间的,即使在几毫秒的短时间内过压也会被击穿。过压击穿特征:芯片中有一个光洁的小孔。检查可控硅两端RC吸收回路是否有烧坏或失效的,即可避免干扰脉冲所引起的瞬间过压。
2、过流击穿
[[ 电流 ]] 超过额定电流,并在可控硅芯片内部产生热效应,使芯片 [[ 温度 ]] 升高,失效且不能恢复。过流击穿特征:电子元器件表面有烧焦现象,痕迹特征是芯片出现坑洞。选择可控硅耐压2~3倍。
3、过热击穿
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