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可控硅元件的特性与分类,以及为什么容易击穿?

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 楼主 | 2021-3-1 20:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
  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。其通断状态由控制极G决定。在控制极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。

  结构

  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,对外有三个电极:第一层P型半导体引出的电极叫阳极A,第三层P型半导体引出的电极叫控制极G,第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号可以看到,它和二极管一样是一种单方向导电的器件,关键是多了一个控制极G,这就使它具有与二极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,所以国际上通称为硅晶体闸流管,简称晶闸管T,又因为晶闸管最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”)更为可贵的可控性。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,如果超过此功率,因元件开关损耗显著增加,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;反应极快,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。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,也有三个电极。




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 楼主 | 2021-3-1 20:56 | 显示全部楼层
由当主电极T2对Tl所加的电压为正向电压,控制极G对第一电极Tl所加的也是正向触发信号。双向可控硅触发导通后,电流I2l的方向从T2流向T1。由特性曲线可知,这时双向可控硅触发导通规律是按第二象限的特性进行的,又因为触发信号是正向的,所以把这种触发叫做“第一象限的正向触发”或称为I+触发方式。

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| 2021-3-3 11:03 | 显示全部楼层
qbwww 发表于 2021-3-1 20:56
由当主电极T2对Tl所加的电压为正向电压,控制极G对第一电极Tl所加的也是正向触发信号。双向可控硅触发导通 ...

一般管子过压击穿后其器件端电压还是击穿电压,所以随着电流的增加,器件功耗直线上升,造成的后果都是的灾害性的。
理论上,可控硅超过耐压值,就直接发生导通现象,器件端电压直接跌到正常的导通电压,这是可控硅原理决定的,该过程完全可逆,这和其他类型晶体管所谓的击穿是完全不一样的。
当然对于可控硅来说如果过压导通后,负载电流超过器件合理范围,也是会造成可控硅不可逆的损坏。

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