结构原件
可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件,共有三个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,其等效图解如右图所示。双向可控硅:双向可控硅是一种硅可控整流器件,也称作双向晶闸管。这种器件在电路中能够实现交流电的无触点控制,以小电流控制大电流,具有无火花、动作快、寿命长、可靠性高以及简化电路结构等优点。从外表上看,双向可控硅和普通可控硅很相似,也有三个电。但是,它除了其中一个电G仍叫做控制外,另外两个电通常却不再叫做阳和阴,而统称为主电Tl和T2。它的符号也和普通可控硅不同,是把两个可控硅反接在一起画成的,如图2所示。它的型号,在我国一般用“3CTS”或“KS”表示;国外的资料也有用“TRIAC”来表示的。双向可控硅的规格、型号、外形以及电引脚排列依生产厂家不同而有所不同,但其电引脚多数是按T1、T2、G的顾序从左至右排列(观察时,电引脚向下,面对标有字符的一面)。市场上常见的几种塑封外形结构双向可控硅的外形及电引脚排列
晶闸管特性
为了能够直观地认识晶闸管的工作特性,大家先看这块示教板(图3)。晶闸管VS与小灯泡EL串联起来,通过开关S接在直流电源上。注意阳A是接电源的正,阴K接电源的负,控制G通过按钮开关SB接在1.5V直流电源的正(这里使用的是KP1型晶闸管,若采用KP5型,应接在3V直流电源的正)。晶闸管与电源的这种连接方式叫做正向连接,也就是说,给晶闸管阳和控制所加的都是正向电压。合上电源开关S,小灯泡不亮,说明晶闸管没有导通;再按一下按钮开关SB,给控制输入一个触发电压,小灯泡亮了,说明晶闸管导通了。这个演示实验给了我们什么启发呢?
这个实验告诉我们,要使晶闸管导通,一是在它的阳A与阴K之间外加正向电压,二是在它的控制G与阴K之间输入一个正向触发电压。晶闸管导通后,松开按钮开关,去掉触发电压,仍然维持导通状态。
晶闸管特点
“一触即发”。但是,如果阳或控制外加的是反向电压,晶闸管就不能导通。控制的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通,却不能使它关断。那么,用什么方法才能使导通的晶闸管关断呢?使导通的晶闸管关断,可以断开阳电源(图3中的开关S)或使阳电流小于维持导通的小值(称为维持电流)。如果晶闸管阳和阴之间外加的是交流电压或脉动直流电压,那么,在电压过零时,晶闸管会自行关断。
可控硅(Silicon Controlled Rectifier) 简称SCR,是一种大功率电器元件,也称晶闸管。它具有体积小、效率高、寿命长等优点。在自动控制系统中,可作为大功率驱动器件,实现用小功率控件控制大功率设备。它在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中得到了广泛的应用。
可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种。双向可控硅也叫三端双向可控硅,简称TRIAC。双向可控硅在结构上相当于两个单向可控硅反向连接,这种可控硅具有双向导通功能。其通断状态由控制G决定。在控制G上加正脉冲(或负脉冲)可使其正向(或反向)导通。这种装置的优点是控制电路简单,没有反向耐压问题,因此特别适合做交流无触点开关使用。
可控硅(Silicon Controlled Rectifier) 简称SCR,是一种大功率电器元件,也称晶闸管。它具有体积小、效率高、寿命长等优点。在自动控制系统中,可作为大功率驱动器件,实现用小功率控件控制大功率设备。它在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中得到了广泛的应用。
可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种。双向可控硅也叫三端双向可控硅,简称TRIAC。双向可控硅在结构上相当于两个单向可控硅反向连接,这种可控硅具有双向导通功能。其通断状态由控制G决定。在控制G上加正脉冲(或负脉冲)可使其正向(或反向)导通。这种装置的优点是控制电路简单,没有反向耐压问题,因此特别适合做交流无触点开关使用。
大家使用的是单向晶闸管,也就是人们常说的普通晶闸管,它是由四层半导体材料组成的,有三个PN结,对外有三个电〔图2(a)〕:层P型半导体引出的电叫阳A,*三层P型半导体引出的电叫控制G,*四层N型半导体引出的电叫阴K。从晶闸管的电路符号〔图2(b)〕可以看到,它和二管一样是一种单方向导电的器件,关键是多了一个控制G,这就使它具有与二管完全不同的工作特性。
以硅单晶为基本材料的P1N1P2N2四层三端器件,起始于1957年,因为它的特性类似于真空闸流管,所以**上通称为硅晶体闸流管,简称晶闸管T,又因为晶闸管初的在静止整流方面,所以又被称之为硅可控整流元件,简称为可控硅SCR。
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(俗称"死硅")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**过此功率,因元件开关损耗显着增加,允许通过的平均电流相降低,此时,标称电流应降级使用。
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,成本低等等。
可控硅的弱点:静态及动态的过载能力较差;容易受干扰而误导通。
可控硅从外形上分类主要有:螺栓形、平板形和平底形。
可控硅元件的结构
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。见图1。它有三个PN结(J1、J2、J3),从J1结构的P1层引出阳A,从N2层引出阴级K,从P2层引出控制G,所以它是一种四层三端的半导体器件。
测量方法
鉴别可控硅三个的方法很简单,根据P-N结的原理,只要用万用表测量一下三个之间的电阻值就可以。
阳与阴之间的正向和反向电阻在几百千欧以上,阳和控制之间的正向和反向电阻在几百千欧以上(它们之间有两个P-N结,而且方向相反,因此阳和控制正反向都不通) [1] 。
控制与阴之间是一个P-N结,因此它的正向电阻大约在几欧-几百欧的范围,反向电阻比正向电阻要大。可是控制二管特性是不太理想的,反向不是完全呈阻断状态的,可以有比较大的电流通过,因此,有时测得控制反向电阻比较小,并不能说明控制特性不好。另外,在测量控制正反向电阻时,万用表应放在R*10或R*1挡,防止电压过高控制反向击穿。
若测得元件阴阳正反向已短路,或阳与控制短路,或控制与阴反向短路,或控制与阴断路,说明元件已损坏。
可控硅是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件。实际上,可控硅的功用不仅是整流,它还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路,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的交流电,等等。可控硅和其它半导体器件一样,其有体积小、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。
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