晶閘管又叫可控硅,是半導(dǎo)體閘流管的簡稱。晶閘管是一種大功率的PNPN型4層3端元件,可以把交流電變換成電壓大小可調(diào)的脈動直流電,也可把直流電轉(zhuǎn)換成交流電,還可調(diào)節(jié)交流電壓、做無觸點開關(guān)等。晶閘管廣泛應(yīng)用于可控整流、直流電動機的調(diào)速及電鍍行業(yè)等。常見晶閘管的外型和符號如下圖所示:
一、晶閘管的特性
1、正向阻斷
如上圖a所示,當(dāng)陽極與陰極間加上正向電壓(陽極接電源正極,陰極接電源負(fù)極),但控制極上不加正向電壓(即斷開K)時,指示燈不亮。這說明晶閘管不導(dǎo)通,有正向阻斷能力。
2、可控導(dǎo)通
如上圖b所示,當(dāng)合上K,給控制極加上一個正向電壓(稱為觸發(fā),所加電壓稱為觸發(fā)電壓)時,指示燈變亮。這說時晶間管有可控導(dǎo)通的能力。
3、持續(xù)導(dǎo)通
如上圖c所示,在晶閘管導(dǎo)通后,即使去掉控制極上的電壓(即重新打開K),指示燈仍然發(fā)光。這說明晶閘管有持續(xù)導(dǎo)通的能力。此時要使已導(dǎo)通的晶閘管截止,必須把電源Ea切除或反向。
4、反向阻斷
如上圖d所示,雖然在控制極上加有正向電壓,但陽極與陰極間卻加反向電壓,此時指示燈不亮。這說明晶閘管不導(dǎo)通,有反向阻斷的能力。
5、綜上所述
1)晶閘管承受反向陽極電壓時,不管門極承受何種電壓,晶閘管都處于反向阻斷狀態(tài)。
2)晶閘管承受正向陽極電壓時,僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。這時晶閘管處于正向?qū)顟B(tài),這就是晶閘管的閘流特性,即可控特性。
3)晶閘管在導(dǎo)通情況下,只要有一定的正向陽極電壓,不論門極電壓如何,晶閘管保持導(dǎo)通,即晶閘管導(dǎo)通后,門極失去作用。門極只起觸發(fā)作用。
4)晶閘管在導(dǎo)通情況下,當(dāng)主回路電壓(或電流)減小到接近于零時,晶閘管關(guān)斷。
5)晶閘管導(dǎo)通的條件是陽極與陰極間應(yīng)加正向電壓,同時門極與陰極間也應(yīng)加上適當(dāng)?shù)恼螂妷骸R挂褜?dǎo)通的晶閘管截止,必須切除陽極與陰極間的正向電壓或?qū)⒃撾妷悍聪颉?/p>
二、晶閘管的工作原理
如上圖所示,晶閘管實質(zhì)上是由三個PN結(jié)組成的特殊三極管??梢缘刃У匕阉闯墒怯梢粋€PNP型三極管(BG 2 )和一個NPN型三極管(BG 1 )所組成。
1、若在晶閘管的陽極和陰極間加上正向電壓,而不給控制極加正向電壓,此時雖然BG1和BG2都加有正向電壓,但因 BG1無基極電流,晶閘管仍然截止。若此時給控制極加上正向電壓,則BG1受觸發(fā)而產(chǎn)生基極電流I g ,該電流經(jīng)BG1放大,在其集電極中得到一個β1Ig的電流。此電流正好就是 BG2的基極電流,經(jīng)BG2放大后,在BG2的集電極中將得到一個β1β2Ig的電流。這個電流又被送入BG1進(jìn)行放大后再次送給BG2放大。如此反復(fù)放大,形成了強烈的正反饋,使BG1和BG2都迅速進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)。在兩個三極管的發(fā)射極,也就是晶閘管的陽極和陰極中出現(xiàn)很大電流(電流大小實際上是由負(fù)載的大小和Ea的大小所決定),于是晶閘管完全導(dǎo)通。這個導(dǎo)通過程是在極短時間內(nèi)完成的。
2、在晶閘管導(dǎo)通后,其導(dǎo)通狀態(tài)就完會依靠管子本身的正反饋作用來維持,即使控制極的正向電壓消失,它仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)。所以控制極的作用僅僅是觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通,一旦晶閘管導(dǎo)通,控制極就失去作用。
3、要使已導(dǎo)通的晶閘管截止唯一辦法就是減小陽極電流,使之不足以維持正反饋過程。減小陽極電流的方法就是切斷正向電源Ea或?qū)a反接。使晶閘管保持導(dǎo)通狀態(tài)所需的最小陽極電流,叫晶閘管的維持電流。故嚴(yán)格地講,只要使陽極電流小于維持電流,就可關(guān)斷晶閘管。
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