晶闸管 (2)

《晶闸管 (2)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、特种器件原理简介——晶闸管（可控硅）概述晶闸管SCR（SiliconControlledRectifier）又称：晶体闸流管(Thyristor)，可控硅整流器。1956年美国贝尔实验室（BellLab）发明了晶闸管；1957年美国通用电气公司（GE）开发出第一只晶闸管产品；1958年商业化；开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代；20世纪80年代以来，开始被性能更好的全控型器件取代。概述一种以硅单晶为基本材料的P1N1P2N2四层三端器件，由于它特性类似于真空闸流管，所以国际上通称为硅晶体闸流管，简称晶闸管Thyristor。又由于晶闸管最初应用于可控整流方面所以又称为

2、硅可控整流元件，简称为可控硅（SiliconControlledRectifier——SCR）。概述在性能上，可控硅不仅具有单向导电性，而且还具有比硅整流元件（谷称“死硅”）更为可贵的可控性。它只有导通和关断两种状态。可控硅能以毫安级电流控制大功率的机电设备，如果超过此频率，因元件开关损耗显著增加，允许通过的平均电流相降低，此时，标称电流应降级使用。晶闸管可分单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。概述可控硅的优点很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍数高达几十万倍；反应极快，在微秒级内开通、关断；无触点运行，无火花、无噪音；效率高，成

3、本低等等。可控硅的弱点有静态及动态的过载能力较差；容易受干扰而误导通。概述普通可控硅主要用于大功率的交直流变换、调压等。双向可控硅主要用于电机控制、电磁阀控制、调温及调光控制等方面。可控硅的三个电极分别用字母A(表示阳极)、K（表示阴极）、G（表示门极）。单向可控硅的结构不管可控硅的外形如何，它们的管芯都是由P型硅和N型硅组成的四层P1N1P2N2结构。它有三个PN结（J1、J2、J3），从J1结构的P1层引出阳极A，从N2层引出阴级K，从P2层引出控制极G，所以它是一种四层三端的半导体器件。可控硅结构示意图和符号图单向可控硅的工作原理可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共

4、有三个PN结，分析原理时，可以把它看作由一个PNP管和一个NPN管所组成，其等效图解如下图所示：可控硅等效图解图单向可控硅的工作原理当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流Ib2流过，经BG2放大，其集电极电流Ic2=β2Ib2。因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以Ib1=Ic2。此时，电流Ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流Ic1=β1Ib1=β1β2Ib2。这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使Ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。由于BG1和

5、BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。单向可控硅的工作原理由于可控硅只有导通和关断两种工作状态，所以它具有开关特性，这种特性需要一定的条件才能转化，此条件见下表：单向可控硅的基本特性1.静态特性承受反向电压时，不论门极是否有触发电流，可控硅都不会导通；承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下可控硅才能开通；可控硅一旦导通，门极就失去控制作用；要使可控硅关断，只能使可控硅的电流降到接近于零的某一数值IH以下（包括阳极电位低于阴极电位）。从这个角度可以

6、看出，SCR是一种电流控制型的电力电子器件。单向可控硅主要特性参数（1）断态重复峰值电压VDRM：指在门极开路而器件的结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。若加在管子上的电压大于UDRM，管子可能会失控而自行导通。（2）反向重复峰值电压VRRM：指门极开路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。当加在管子上反向电压大于VRRM时，管子可能会被击穿而损坏。通常把VDRM和VRRM中较小的那个数值标作可控硅型号上的额定电压。在选用管子时，额定电压应为正常工作峰值电压的2～3倍，以保证电路的工作安全。（3）通态平均电压VTM：指在规定的工作温度条件下，使可控硅导

7、通的正弦波半个周期内UAK的平均值，一般在0.4～1.2V。单向可控硅主要特性参数（4）额定通态平均电流IT：其定义和二极管的额定整流电流意义相同。要注意的是若可控硅的导通时间远小于正弦波的半个周期，即使IT值没超过额定值，但峰值电流将非常大，以致可能超过管子所能提供的极限。（5）维持电流IH：指在常温门极开路时，可控硅从较大的通态电流降到刚好能保持通态所需要的最小通态电流。一般IH值从几十到几百毫安，视可控硅电流容量大小而定。（6）擎住电流IL：晶闸管刚从断态转入通态并移除触发