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可控硅模�
閱讀�6468�(shí)間:2010-09-09 13:52:52

    可控�模塊又叫晶閘�(Silicon Controlled Rectifier, SCR)。自�20世紀(jì)50年代�(wèn)世以�(lái)已經(jīng)�(fā)展成了一�(gè)大的家族,它的主要成員有單向晶閘��雙向晶閘�、光控晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、可�(guān)斷晶閘管、快速晶閘管,等�。今天大家使用的是單向晶閘管,也就是人們常�(shuō)的普通晶閘管,它是由四層半導(dǎo)體材料組成的,有三�(gè)PN�(jié),對(duì)外有三�(gè)電極:層P型半�(dǎo)體引出的電極叫陽(yáng)極A,第三層P型半�(dǎo)體引出的電極叫控制極G,第四層N型半�(dǎo)體引出的電極叫陰極K。從晶閘管的電路符號(hào)可以看到,它和二極管一樣是一種單方向?qū)щ姷钠骷P(guān)鍵是多了一�(gè)控制極G,這就使它具有與二極管完全不同的工作特��

�(yōu)�(diǎn)

     體積�、重量輕、結(jié)�(gòu)緊湊、可靠性高、外接線�(jiǎn)單、互換性好、便于維修和安裝;結(jié)�(gòu)重復(fù)性好,裝置的�(jī)械設(shè)�(jì)可以�(jiǎn)�,價(jià)格比分立器件低等諸多�(yōu)�(diǎn),因而在一誕生就受到了各大電力半導(dǎo)體廠家的熱捧,并因此得到�(zhǎng)足發(fā)��

分類

     可控硅模塊從�(nèi)部封裝芯片上可以分為可控模塊和整流模塊兩大類�
     從具體的用途上區(qū)�,可以分為:普通晶閘管模塊(MTC\MTX\MTK\MTA)、普通整流管模塊(MDC)、普通晶閘管、整流管混合模塊(MFC)、快速晶閘管、整流管及混合模塊(MKC\MZC)、非絕緣型晶閘管、整流管及混合模塊(也就是通常所�(shuō)的電焊機(jī)專用模塊MTG\MDG)、三相整流橋輸出可控硅模塊(MDS)、單相(三相)整流橋模塊(MDQ)、單相半控橋(三相全控橋)模�(MTS)以及肖特基模塊等�

�(jié)�(gòu)

  可控硅從外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三種(見(jiàn)圖表-25�。螺旋式的應(yīng)用較多�

  可控硅有三�(gè)電極----�(yáng)極(A)陰極(C)和控制極(G�。它有管芯是P 型導(dǎo)體和N 型導(dǎo)體交迭組成的四層�(jié)�(gòu),共有三�(gè)PN �(jié)。其�(jié)�(gòu)示意圖和符號(hào)�

  從圖�-26中可以看�,可控硅和只有一�(gè)PN �(jié)的硅整流二極度管在結(jié)�(gòu)上迥然不�??煽毓璧乃膶咏Y(jié)�(gòu)和控制極的引用,為其�(fā)揮“以小控大”的�(yōu)異控制特性奠定了基礎(chǔ)。在�(yīng)用可控硅�(shí),只要在控制極加上很小的電流或電�,就能控制很大的�(yáng)極電流或電壓。目前已能制造出電流容量�(dá)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��50安培以上的可控硅叫大功率可控��

  可控硅為什么其有“以小控大”的可控性呢?下面我們用圖表-27�(lái)�(jiǎn)單分析可控硅的工作原��

  首先,我們可以把從陰極向上數(shù)�、二、三層看面是一只NPN 型號(hào)晶體�,而二、三四層組成另一只PNP 型晶體管。其中第�、第三層為兩管交迭共�。這樣就可畫出圖表-27(C)的等效電路圖來(lái)分析。當(dāng)在陽(yáng)極和陰極之間加上一�(gè)正向電壓Ea ,又在控制極G和陰極C之間(相�(dāng)BG1 的基一射間)輸入一�(gè)正的觸發(fā)信號(hào),BG1 將產(chǎn)生基極電流Ib1 ,經(jīng)放大,BG1 將有一�(gè)放大了�1 倍的集電極電流IC1 。因?yàn)锽G1 集電極與BG2 基極相�,IC1 又是BG2 的基極電流Ib2 。BG2 又把比Ib2 (Ib1 )放大了β2 的集電極電流IC2 送回BG1 的基極放�。如此循�(huán)放大,直到BG1 、BG2 完全�(dǎo)�。實(shí)際這一�(guò)程是“一觸即�(fā)”的�(guò)�,對(duì)可控硅來(lái)�(shuō),觸�(fā)信號(hào)加入控制�,可控硅立即�(dǎo)�。導(dǎo)通的�(shí)間主要決定于可控硅的性能�   可控硅一�(jīng)觸發(fā)�(dǎo)通后,由于循�(huán)反饋的原�,流入BG1 基極的電流已不只是初始的Ib1 ,而是�(jīng)�(guò)BG1 、BG2 放大后的電流(�1 *β2 *Ib1 )這一電流�(yuǎn)大于Ib1 ,足以保持BG1 的持�(xù)�(dǎo)�。此�(shí)觸發(fā)信號(hào)即使消失,可控硅仍保持導(dǎo)通狀�(tài)只有斷開(kāi)電源Ea 或降低Ea ,使BG1 、BG2 中的集電極電流小于維持導(dǎo)通的最小值時(shí),可控硅方可�(guān)�。當(dāng)然,如果Ea 極性反�,BG1 、BG2 由于受到反向電壓作用將處于截�?fàn)顟B(tài)。這時(shí),即使輸入觸�(fā)信號(hào),可控硅也不能工�。反�(guò)�(lái),Ea 接成正向,而觸�(dòng)�(fā)信號(hào)是負(fù)�,可控硅也不能導(dǎo)�。另�,如果不加觸�(fā)信號(hào),而正向陽(yáng)極電壓大到超�(guò)一定值時(shí),可控硅也會(huì)�(dǎo)通,但已屬于非正常工作情況了�

  可控硅這種通過(guò)觸發(fā)信號(hào)(小的觸�(fā)電流)來(lái)控制�(dǎo)通(可控硅中通過(guò)大電流)的可控特�,正是它區(qū)別于普通硅整流二極管的重要特征�

用�

  普通晶閘管最基本的用途就是可控整�。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二極管換成晶閘管,就可以�(gòu)成可控整流電路、逆變、電�(jī)�(diào)速、電�(jī)�(lì)�、無(wú)觸點(diǎn)�(kāi)�(guān)及自�(dòng)控制等方靀現(xiàn)在我畫一�(gè)最�(jiǎn)單的單相半波可控整流電路〔圖4(a)�。在正弦交流電壓U2的正半周期間,如果VS的控制極�(méi)有輸入觸�(fā)脈沖Ug,VS仍然不能�(dǎo)通,只有在U2處于正半�,在控制極外加觸�(fā)脈沖Ug�(shí),晶閘管被觸�(fā)�(dǎo)通。現(xiàn)�,畫出它的波形圖〔圖4(c)�(d)�,可以看到,只有在觸�(fā)脈沖Ug到來(lái)�(shí),負(fù)載RL上才有電壓UL輸出(波形圖上陰影部分)。Ug到來(lái)得早,晶閘管�(dǎo)通的�(shí)間就早;Ug到來(lái)得晚,晶閘管�(dǎo)通的�(shí)間就�。通過(guò)改變控制極上觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)的時(shí)間,就可以調(diào)節(jié)�(fù)載上輸出電壓的平均值UL(陰影部分的面積大�)。在電工技�(shù)�,常把交流電的半�(gè)周期定為180°,稱為電角度。這樣,在U2的每�(gè)正半�,從零值開(kāi)始到觸發(fā)脈沖到來(lái)瞬間所�(jīng)歷的電角度稱為控制角α;在每�(gè)正半周內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的電角度叫�(dǎo)通角θ。很明顯,α和θ都是用來(lái)表示晶閘管在承受正向電壓的半�(gè)周期的導(dǎo)通或阻斷范圍的。通過(guò)改變控制角α或?qū)ń铅?,改�?fù)載上脈沖直流電壓的平均值UL,實(shí)�(xiàn)了可控整��

如何鑒別三�(gè)極方

  鑒別可控硅三�(gè)極的方法很簡(jiǎn)單,根據(jù)P-N�(jié)的原�,只要用�(wàn)用表�(cè)量一下三�(gè)極之間的電阻值就可以�

  �(yáng)極與陰極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上,�(yáng)極和控制極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上(它們之間有兩�(gè)P-N�(jié),而且方向相反,因此陽(yáng)極和控制極正反向都不通)�

  控制極與陰極之間是一�(gè)P-N�(jié),因此它的正向電阻大約在幾歐-幾百歐的范圍,反向電阻比正向電阻要大??墒强刂茦O二極管特性是不太理想�,反向不是完全呈阻斷狀�(tài)�,可以有比較大的電流通過(guò),因�,有�(shí)�(cè)得控制極反向電阻比較�,并不能�(shuō)明控制極特性不�。另外,在測(cè)量控制極正反向電阻時(shí),萬(wàn)用表�(yīng)放在R*10或R*1擋,防止電壓�(guò)高控制極反向擊穿�

  若測(cè)得元件陰�(yáng)極正反向已短路,或陽(yáng)極與控制極短路,或控制極與陰極反向短�,或控制極與陰極斷路,說(shuō)明元件已損壞�

  可控硅是可控硅整流元件的�(jiǎn)�,是一種具有三�(gè)PN �(jié)的四層結(jié)�(gòu)的大功率半導(dǎo)體器�。實(shí)際上,可控硅的功用不僅是整流,它還可以用作無(wú)觸點(diǎn)�(kāi)�(guān)以快速接通或切斷電路,實(shí)�(xiàn)將直流電變成交流電的逆變,將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流�,等�??煽毓韬推渌雽?dǎo)體器件一�,其有體積小、效率高、穩(wěn)定性好、工作可靠等�(yōu)�(diǎn)。它的出�(xiàn),使半導(dǎo)體技�(shù)從弱電領(lǐng)域�(jìn)入了�(qiáng)電領(lǐng)�,成為工�(yè)、農(nóng)�(yè)、交通運(yùn)�、軍事科研以至商�(yè)、民用電器等方面�(zhēng)相采用的元件�

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