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功率半导体器件之06晶闸管

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一汀烟雨|  楼主 | 2022-9-16 18:54 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
晶闸管( Thyristor )是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器,以前被简称为可控硅;它是一种大功率、可以控制其导通截止的半导体,具有弱电控制强电的特点,1957年美国通用电器公司开发出世界上第一款晶闸管产品,并于1958 年将其商业化;晶闸管是PNPN 四层半导体结构,它有三个极:阳极,阴极和门极; 晶闸管具有硅整流器件的特性,能在高电压、大电流条件下工作,且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中。

晶闸管的特点是可以用弱信号控制强信号。从控制的观点看,它的功率放大倍数很大,用几十到一二百毫安电流,两到三伏的电压可以控制几十安、千余伏的工作电流电压,换句话说,它的功率放大倍数可以达到数十万倍以上。由于元件的功率增益可以做得很大,所以在许多晶体管放大器功率达不到的场合,它可以发挥作用。从电能的变化与调节方面看,它可以实现交流一直流、直流一交流、交流一交流、直流一直流以及变频等各种电能的变换和大小的控制。

晶闸管的结构

晶闸管是一种具有三个PN 结、三个电极(阳极A 、阴极K 和控制极或称为门极 G)的PNPN四层半导体器件。下图是晶闸管内部管芯结构图。

晶闸管的工作原理

为了说明为了说明晶闸管的工作原理,可将晶闸管等效地看成由PNP和NPN型两个三极管连接而成,每个三极管基极与另一个三极管的集电极相连,如图所示,阳极a相当于PNP型三极管T2的发射极,阴极k相当于NPN型I三极管的发射极。

如电路图连接所示,在晶闸管阳极a和阴极k之间加正向电压,同时在控制极g和阴极k之间也加正向电压时,则可使晶闸管导通。

控制极的作用只是使晶闸管触发导通,而导通后,控制极就失去了控制作用,所以控制极g又称做门极。阳极电流减少到小于某一数值时,晶闸管就不能维持正反馈过程而变为关断,此时称为正向阻断;如果在阳极和阴极之间加反向电压时,晶闸管亦不可导通,称为反向阻断。

晶闸管的导通条件为:(1)在阳极和阴极间加正向电压;(2)在控制极和阴极间加正向触发电压;(3)阳极电流不小于维持电流。

晶闸管的伏安特性曲线

(1)正向特性

当U>0时对应的曲线称正向特性。由图可看岀,晶闸管的正向特性可分为阻断状态OA段和导通状态BC段两个部分。

(2)反向特性

当U<0时,对应的曲线称为反向特性晶闸管的反向特性与二极管相似,此时,晶闸管状态与控制极上是否加触发电压无关。

主要参数为:

1. 正向转折电压Ub0

控制极开路、额定结温条件下,在晶闸管的阳极与阴极加正弦半波正向电压,元件由正向阻断转向导通状态所对应的电压峰值,称为正向转折电压UbO。

2. 反向转折电压URSM找元器件现货上唯样商城。

控制极开路、额定结温条件下,晶闸管阳极与阴极间加反向阳压,元件从反向阻断路向击穿状态时的反向电压值称为反向转折电压U RSM

3、正向重复峰值电压UFM

0.8Ub0值称为正向重复峰值电压。它的本意是在控制极开路、额定结温条件下,允许重复加于晶闸管的正向电压峰值。

4、反向重复峰值电压URM

0.8URSM 值称为反向重复峰值电压。它的本意是在控制极开路、额定结温条件下,允许重复加于晶闸管的反向电压峰值。

5、额定电压

取U FM 和URM 中的最小者为标注在晶闸管上的额定电压值(由于晶闸管的Ub0 和 U RSM 具有对称性,所以UFM 和URM 亦有对称性)为安全,在使用一般取额定电压是正常工作电压峰值的 2~3 倍。

6、额定正向平均电流I F

在标准散热条件、规定的环境温度条件下,允许连续通过晶闸管的工频正弦半波电流平均值称为额定平均电流IF。为使用中不使晶闸管过热,一般取I F是正常平均电流的1.5~2 倍。7、维持电流IH控制极开路、维持晶闸管导通的最小电流称为维持电流。小于此值时晶闸管将自行关断。

8、浪涌电流IH

元件在通态平均电流稳定工作后,在工频正弦一个周波时间内,元件所能承受的过载峰值电流值。此时元件的结温不应超过规定的极限结温。

9、控制极触发电压UG 和触发电流IG

规定环境温度下,加一定阳压(一般用工频半波峰值电压为6V )时,能使晶闸管从阻断到导通所需的最小控制极直流电压和直流值。一般UG 约为 1~5V ,IG约为几毫安至几百毫安。为使可靠触发,所加控制极触发电压和触发电流应适当大于标定值。

10、控制极反向电压UGR

规定结温条件下,控制极与阴极之间所能加的最大反向电压峰值称为控制极反向电压UGR 一般不得超过10V 。除此之外,还有反映晶闸管开关特性的开通时间ton、关断时间 toff 、通态电流上升率 di/dt 、断态电压上升率 du/dt 以及控制极不触发电压和不不触发电流等。

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王栋春 2022-9-16 22:10 回复TA
复习一下相关知识。 

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