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    晶闸管工作原理

    帖子创建时间:  2013年11月24日 12:35 评论:0 浏览: 1883 投稿





















    可控硅实际上就是类似于二极管,但又点不同,就是可控硅是可以控制的,当可控硅加了正向电压,并收到触发脉冲时,才可以导通。下面给你我整理的资料:
    第二章 晶闸管特性介绍
    晶闸管是实现整流回馈单元的核心器件,故用一章专门来陈述其特性。
    硅晶体闸流管简称晶闸管,俗称可控硅。它是一种大功率的交流新器件,主要用于大功率的交流电能与直流电能之间的相互转换----将交流电转变为直流电,其输出的直流电具有可控性;将直流电转变为交流电,称为逆变。
    2.1晶闸管的结构及符号
        晶闸管主要有:普通型、双向型、可关断型。在晶闸管的整流技术中使用的主要是普通型。
        普通型晶闸管的结构及符号如下图所示。晶闸管有三个极:阳极A、阴极K、门极G。图中A为阳极,利用它与散热器固定,达到良好散热的目的,另一端是阴极K,细引线为门极G
         
    a                                                    b
    2-1 晶闸管的外型及其符号
    2.2晶闸管的工作原理
            
    a)结构                                      b)工作原理
    2-2 晶闸管工作原理
    不论哪种结构形式的晶闸管,管芯都是有四层(PNPN)半导体和三端(AGK)引线构成。因此它有三个PN结,由最外层的P层和N层分别引出阳极和阴极,中间P层引出门极,如上图(a)所示。
    可以将三个PN结和4层半导体看成是由PNP型和NPN型两个三极管连接而成的,如上图(b)所示,则每个三极管的基极跟另一个三极管的集电极相连接,阳极A相当于V1管的发射极,阴极K相当于V2管的发射极,门极相当于V2管的基极。那么,普通型晶闸管不仅具有硅整流二极管所具有的正向导通,反向截止相似的特性,更重要的是它的正向导通是可以控制的,起这种控制作用的就是门极。
    2.2.1 门极不加正向电压
    当晶闸管加上正向电压UA(即阳极接电源正极,阴极接电源负极)时,因为UG=0,虽然V2管集电极上有正向电压,但V2管的基极没有注入电流,所以V2管不能够导通,所以V2管的集电极跟发射极没有电流,即IA=0,而V2管的集电极恰好是V1管的基极,因而V1管无法导通,所以整个晶闸管不能正向导通。当晶闸管加上反向电压的时候,此时V1V2管的发射极均被加了反向电压,处于反向偏置状态,两个管均截止,晶闸管也处于关断状态。
    经过上面的分析可以得出以下结论:晶闸管不仅具有反向阻断能力(跟硅整流二极管类似),而且具有正向阻断能力,也就是说,只要不加门极电压,不管晶闸管收到正向电压还是反向电压,晶闸管都将处于截止状态。
    2.2.2 门极加正向电压
        当晶闸管加正向电压时,V1V2管的集电极都处于反向偏置状态。此时给门极加上正向电压,就相当于给V2管的发射极加正向偏置电压,那么V2管导通,同时产生了基极电流IB2,根据放大的关系,V2集电极的电流为β2IB2,而这个电流恰恰是V1管的基极电流IB1=β2IB2),V管也因此正向导通,其集电极电流为IC1=  β1IB1,这股电流又作为V2的基极电流注入V2管使电流进一步得到放大,这样,电流便在两个三极管间形成了强烈的正反馈,使得V1V2管最终都进入饱和状态,此时,晶闸管便完全导通。
    2.2.3晶闸管导通后的截止
        晶闸管导通后,可以看到,V1V2管的基极始终有电流流过,而此时,即便门极电压取消,晶闸管仍然处于导通状态,此时晶闸管已经失去控制作用,也就是说,门极电压的控制作用仅仅是在晶闸管未完全导通之前。
        那么,晶闸管导通之后,如何使其关断呢?一是可以减小阳极电流,使其小到不能维持正反馈。二是给晶闸管加一个零电压或反向电压,使得V1V2管都处于反向截止状态,此时即便存在门极电压,晶闸管也会关断。
        综合上面的分析,可以得出以下结论:
    1 晶闸管具有跟硅整流二极管相似的特性,反向截止,正向导通,而且正向是可以控制的导通,可以通过门极电压来选择晶闸管导通的时刻。
    2 晶闸管完全导通后,门极便失去其控制作用。如果想让完全导通的晶闸管关断,必须做到两点:一是使阳极电流减小到无法维持正反馈的地步,二是给阳极加一个零电压或者反向电压。
    2.3 晶闸管的触发电路
    要想使晶闸管触发导通,必须给门极加一个正向的触发电压,等晶闸管完全导通后,此电压可有可无,因此可以在恰当的时刻给门极一个触发脉冲。
        常用的触发电路是单结型晶体管电路,又叫双基极二极管,它有一个发射极,两个基极。制作过程就是在一块高阻率的N型硅基片上做两个接触电阻很小的极。
     
    a                        b                         c)
    2-3 单结晶体管的结构、符号及等效电路
    单结晶体管的电压电流特性:在Vbb电压一定的时候,用发射极电流ie跟发射极与第一基极之间的电压Ueb1来表示。
    Ueb1=[Rb1/Rb1+Rb2]Vbb=ηVbb
    η称为单结晶体管的分压系数,由管子的内部结构所决定,通常在0.3-0.9之间。

    单结晶体管具有以下特点:
    1 当发射极电压等于Vp时,晶体管道通,当下降到Vv时,晶体管截止,一般截止电压为2V-5V
    2 单结晶体管第一基极的电阻随发射极电流增大而减小,第二基极的电阻则与电流没多大关系。
    2-4 单结晶体管电压电流特性
    常用的单结晶体管触发简化电路(单结晶体管脉冲发生器):

    襄阳硅海电力电子有限责任公司
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