多种用途的可控硅
根据结构及用途的不同,可控硅已有很多不同的类型,除上述介绍的整流用普通可控硅之外还有;①快速可控硅。这种可控硅可以工作在较高的频率下,用于大功率直流开关、电脉冲加工电源、激光电源和雷达调制器等电路中。②双向可控硅。它的特点是可以使用正的或负的控制较脉冲,控制两个方向电流的导通。它主要用于交流控制电路,如温度控制、灯光调节及直流电极调速和换向电路等。③逆导可控硅。主要用于直流供电车辆(如无轨电车)的调速。④可关断可控硅。这是一种新型可控硅,它利用正的控制较脉冲可触发导通,而用负的控制较脉冲可以关断阳极电流,恢复阻断状态。利用这种特性可以做成无触点开关或用于直流调压、电视机中行扫描电路及高压脉冲发生器电路等。
可控硅的特性。 可控硅分单向可控硅、双向可控硅。单向可控硅有阳极A、阴极K、控制较G三个引出脚。双向可控硅有阳极A1(T1),*二阳极A2(T2)、控制较G三个引出脚。 只有当单向可控硅阳极A与阴极K之间加有正向电压,同时控制较G与阴极间加上所需的正向触发电压时,方可被触发导通。
此时A、K间呈低阻导通状态,阳极A与阴极K间压降约1V。单向可控硅导通后,控制器G即使失去触发电压,只要阳极A和阴极K之间仍保持正向电压,单向可控硅继续处于低阻导通状态。只有把阳极A电压拆除或阳极A、阴极K间电压极性发生改变(交流过零)时,单向可控硅才由低阻导通状态转换为高阻截止状态。单向可控硅一旦截止,即使阳极A和阴极K间又重新加上正向电压,仍需在控制较G和阴极K间有重新加上正向触发电压方可导通。
单向可控硅的导通与截止状态相当于开关的闭合与断开状态,用它可制成无触点开关。 双向可控硅阳极A1与*二阳极A2间,无论所加电压极性是正向还是反向,只要控制较G和阳极A1间加有正负极性不同的触发电压,就可触发导通呈低阻状态。此时A1、A2间压降也约为1V。双向可控硅一旦导通,即使失去触发电压,也能继续保持导通状态。只有当阳极A1、*二阳极A2电流减小,小于维持电流或A1、A2间当电压极性改变且没有触发电压时,双向可控硅才截断,此时只有重新加触发电压方可导通。
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首先我们看看可控硅的结构及工作原理
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,亦称为晶闸管。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点,是比较常用的半导体器件之一。
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。其通断状态由控制较G决定。在控制较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。
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1、可控硅结构
可控硅具有三个PN结(J1、J2、J3),构成了四层P1N1P2N2结构,如下图所示。可控硅对外有三个电极,由层P型半导体引出的电极称为阳极A,由*三层P型半导体引出的电极称为控制较G,由*四层N型半导体引出的电极称为阴极K,其中控制较G的存在使得可控硅的工作特性不同于二极管。
2、可控硅工作原理
在分析可控硅工作原理时,我们经常将这种四层P1N1P2N2结构看作由一个PNP管和NPN管构成。
当阳极A端加上正向电压时,BG1和BG2管均处于放大状态,此时由控制较G端输入正向触发信号,使得BG2管有基较电流ib2通过,经过BG2管的放大后,其集电极电流为ic2=β2ib2。而ic2沿电路流至BG1的基较,故有ib1=ic2,电流又经BG1管的放大作用后,得到BG1的集电极电流为ic1=β1ib1=β1β2ib2。此电流又流回BG2的基较,使得BG2的基较电流ib2增大,从而形成正向反馈使电流剧增,进而使得可控硅饱和并导通。由于在电路中形成了正反馈,所以可控硅一旦导通后无法关断,即使控制较G端的电流消失,可控硅仍能继续维持这种导通的状态。
晶闸管模块就是将晶闸管主电路与移相触发电路以及具有控制功能的电路封装在同一外壳内的新型模块。该模块实际上已是一个准电力电子装置,不论在体积、容量、功能、智能化程度以及可靠性等方面与传统装置却有很大优势,安装、使用特别方便。晶闸管模块的应用范围主要包括:
较为完整的晶闸管模块一般由电力晶闸管、移相触发器、软件控制的单片机、电流、电压、温度传感器以及操作键盘、LED或LCD显示等部分组成。主要应用于固态接触器、继电器、工业电热控温、各种半各体设备精密控温、中、高频热处理电源、电焊设备(整流焊机、二次整流焊机、逆变焊机)激光电源、励磁电源、电镀、电解电源、机械电子设备电源、城市无轨、电动牵引、港口轮船起货机、风机、水泵、轨机、龙门刨、大吊车驱动、**低频钢水、搅拌电源、造纸、纺织。城市供水、污水处理等,可以说在配电系统内的电气控制晶闸管模块都有作为。
体积小,功能齐全,联线简单,控制方便,性能稳定可靠是晶闸管模块的特点,而增大容量,扩大功能,降低成本,系列化是晶闸管模块今后发展趋势。
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