晶閘管(Thyristor)是晶體閘流管的簡稱,,又被稱做可控硅整流器,,以前被簡稱為可控硅;1957年美國通用電氣公司開發(fā)出世界上第1款晶閘管產(chǎn)品,,并于1958年將其商業(yè)化,;晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),,它有三個(gè)極:陽極,陰極和控制極,;晶閘管具有硅整流器件的特性,,能在高電壓、大電流條件下工作,,且其工作過程可以控制,、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓,、無觸點(diǎn)電子開關(guān),、逆變及變頻等電子電路中。工作原理晶閘管在工作過程中,,它的陽極(A)和陰極(K)與電源和負(fù)載連接,,組成晶閘管的主電路,晶閘管的門極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接,,組成晶閘管的控制電路,。晶閘管為半控型電力電子器件,它的工作條件如下:1.晶閘管承受反向陽極電壓時(shí),,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(shí),,在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。這時(shí)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(shí),晶閘管關(guān)斷,。晶閘管的門極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接,,組成晶閘管的控制電路。江蘇進(jìn)口丹尼克斯Dynex平板模塊供應(yīng)商
做出了能適應(yīng)于高頻應(yīng)用的晶閘管,,我們將它稱為快速晶閘管,。它具有關(guān)斷時(shí)間(toff)短,、導(dǎo)通速度快.能耐較高的電流上升率(dI/dt)、能耐較高的電壓上升率(dv/dt),、抗干擾能力較好等特點(diǎn),。快速晶閘管的生產(chǎn)和應(yīng)用都進(jìn)展很快,。目前,,已有了電流幾百安培、耐壓1千余伏,,關(guān)斷時(shí)間為20微妙的大功率快速晶閘管,,同時(shí)還做出了比較高工作頻率可達(dá)幾十千赫茲供高頻逆變用的元件。其產(chǎn)品廣應(yīng)用于大功率直流開關(guān),、大功率中頻感應(yīng)加熱電源,、超聲波電源、激光電源,、雷達(dá)調(diào)制器及直流電動(dòng)車輛調(diào)速等領(lǐng)域,。3.逆導(dǎo)晶閘管以往的為了便于調(diào)速采用直流供電,用直流開關(guān)動(dòng)作增加或減小電路電阻,,改變電路電流來控制車輛的速度,。但它有不能平滑起動(dòng)和加速。自有了,,了逆導(dǎo)晶閘管不了上述缺點(diǎn),,而且還逆導(dǎo)晶閘管是在普通晶閘管上反向并聯(lián)一只二極管而成,特點(diǎn)是能反向?qū)ù箅娏?。由于它的陽極和陰極接入反向并聯(lián)的二極管,,可對電感負(fù)載關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的大電流、高電壓進(jìn)行快速釋放,。城市電車和地鐵機(jī)車采用逆導(dǎo)晶閘管控制和調(diào)節(jié)車速,,能夠克服開關(guān)體積大、壽命短,,而且低速運(yùn)行時(shí)耗電大(減速時(shí)消耗在啟動(dòng)電阻上)等缺點(diǎn),,從而降低了功耗,提高了機(jī)車可靠性,。江蘇進(jìn)口丹尼克斯Dynex平板模塊供應(yīng)商正向比較大阻斷電壓,,是指門極開路時(shí),允許加在陽極,、陰極之間的比較大正向電壓,。
這對晶閘管是非常危險(xiǎn)的。開關(guān)引起的沖擊電壓分為以下幾類:(1)AC電源被切斷過電壓而產(chǎn)生例如,,交流以及開關(guān)的開閉,、交流側(cè)熔斷器的熔斷等引起的過電壓,,這些系統(tǒng)過電壓問題由于我國變壓器內(nèi)部繞組的分布進(jìn)行電容、漏抗造成的諧振控制回路,、電容分壓等使過電壓數(shù)值為正常值的2至10多倍,。一般地,開閉運(yùn)動(dòng)速度越來越快過電壓能力越高,,在空載情況下可以斷開回路設(shè)計(jì)將會有更高的過電壓,。(2)直流側(cè)產(chǎn)生的過電壓如果截止電路的電感很大或者截止電路的電流值很大,就會產(chǎn)生較大的過電壓,。這種情況經(jīng)常出現(xiàn)在切斷負(fù)荷,、導(dǎo)通晶閘管開路或快速熔斷器熔斷時(shí),引起電流突變,。(3)換相沖擊電壓包括換相過電壓和換相振蕩過電壓,。換相過電壓是由于晶閘管的電流降為0時(shí)器件內(nèi)部各結(jié)層殘存載流子復(fù)合所產(chǎn)生的,所以又叫載流子積蓄效應(yīng)引起的過電壓,。換相過電壓之后,,出現(xiàn)換相振蕩過電壓,它是由于電感,、電容形成共振產(chǎn)生的振蕩電壓,,其值與換相結(jié)束后的反向電壓有關(guān)。反向電壓越高,,換相振蕩過電壓也越大,。針對形成過電壓的不同原因,可以采取不同的抑制方法,,如減少過電壓源,,并使過電壓幅值衰減;抑制過電壓能量上升的速率,,延緩已產(chǎn)生能量的消散速度,增加其消散的途徑,。
晶閘管模塊基本的用途是可控整流,。二極管整流電路中用晶閘管代替二極管,就可以形成可控整流電路,。在正弦交流電壓U2的正半周內(nèi),,如果vs的控制極不輸入觸發(fā)脈沖UG,vs仍不能接通,。只有當(dāng)U2處于正半周時(shí),,當(dāng)觸發(fā)脈沖UG施加到控制極時(shí),晶閘管才接通?,F(xiàn)在,,繪制其波形(圖4(c)和(d)),,可以看到只有當(dāng)觸發(fā)脈沖UG到達(dá)時(shí),負(fù)載RL具有電壓UL輸出(波形上的陰影),。當(dāng)UG到達(dá)較早時(shí),,晶閘管導(dǎo)通時(shí)間較早;UG到達(dá)較晚時(shí),,晶閘管導(dǎo)通時(shí)間較晚,。通過改變觸發(fā)脈沖Ug在控制極上的到達(dá)時(shí)間,可以調(diào)節(jié)負(fù)載上輸出電壓的平均UL(陰影部分的面積),。在電工技術(shù)中,,交流電的半周常被設(shè)定為180度,稱為電角,。因此,,在U2的每一個(gè)正半周期中,從零值到觸發(fā)脈沖到達(dá)時(shí)刻的電角稱為控制角α,,每個(gè)正半周期中晶閘管導(dǎo)電的電角稱為導(dǎo)通角θ,。顯然,α和θ都用來表示晶閘管在正向電壓半周內(nèi)的通斷范圍,。通過改變控制角度0或?qū)ń莟heta,,可通過改變負(fù)載上的脈沖直流電壓的平均ul來實(shí)現(xiàn)可控整流器。其特點(diǎn)是在晶閘管的陽極與陰極之間反向并聯(lián)一只二極管,,使陽極與陰極的發(fā)射結(jié)均呈短路狀態(tài),。
從而實(shí)際強(qiáng)觸發(fā),加速了元件的導(dǎo)通,,提高了耐電流上升率的能力,。三、能耐較高的電壓上升率(dv/dt)晶閘管是由三個(gè)P—N結(jié)組成的,。每個(gè)結(jié)相當(dāng)于一個(gè)電容器,。結(jié)電壓急劇變化時(shí),就有很大的位移電流流過元件,,它等效于控制極觸發(fā)電流的作用,。可能使晶閘管誤導(dǎo)通,。這就是普通晶閘管不能耐高電壓上升率的原因,。為了有效防止上述誤導(dǎo)通現(xiàn)象發(fā)生,快速晶閘管采取了短路發(fā)射結(jié)結(jié)構(gòu),。把陰極和控制極按一定幾何形狀短路,。這樣一來,即使電壓上升率較高,晶閘管的電流放大系數(shù)仍幾乎為零,,不致使晶閘管誤導(dǎo)通,。只是在電壓上升率進(jìn)一步提高,結(jié)電容位移電流進(jìn)一步增大,,在短路點(diǎn)上產(chǎn)生電壓降足夠大時(shí),,晶閘管才能導(dǎo)通。具有短路發(fā)射結(jié)結(jié)構(gòu)的晶閘管,,用控制極電流觸發(fā)時(shí),,控制極電流首先也是從短路點(diǎn)流向陰極。只是當(dāng)控制極電流足夠大,,在短路點(diǎn)電阻上的電壓降足夠大,,PN結(jié)正偏導(dǎo)通電流時(shí),才同沒有短路發(fā)射結(jié)的元件一樣,,可被觸發(fā)導(dǎo)通,。因此,快速晶閘管的抗干擾能力較好,??焖倬чl管的生產(chǎn)和應(yīng)用都進(jìn)展很快。目前,,已有了電流幾百安培,、耐壓1千余伏,關(guān)斷時(shí)間*為20微妙的大功率快速晶閘管,,同時(shí)還做出了**高工作頻率可達(dá)幾十千赫茲供高頻逆變用的元件,。整流二極管模塊是利用二極管正向?qū)ǎ聪蚪刂沟脑?,將交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量電能的半導(dǎo)體器件,。江蘇進(jìn)口丹尼克斯Dynex平板模塊供應(yīng)商
晶閘管有三個(gè)腿,有的兩個(gè)腿長,,一個(gè)腿短,,短的那個(gè)就是門極。江蘇進(jìn)口丹尼克斯Dynex平板模塊供應(yīng)商
或電流)的情況下晶閘管才導(dǎo)通,。這時(shí)晶閘管處于正向?qū)顟B(tài),。3.一旦晶閘管開始導(dǎo)通,它就被鉗住在導(dǎo)通狀態(tài),,而此時(shí)門極電流可以取消。晶閘管不能被門極關(guān)斷,,像一個(gè)二極管一樣導(dǎo)通,,直到電流降至零和有反向偏置電壓作用在晶閘管上時(shí),它才會截止,。當(dāng)晶閘管再次進(jìn)入正向阻斷狀態(tài)后,,允許門極在某個(gè)可控的時(shí)刻將晶閘管再次觸發(fā)導(dǎo)通,。晶閘管可用兩個(gè)不同極性(P-N-P和N-P-N)晶體管來模擬,如圖G1所示,。當(dāng)晶閘管的柵極懸空時(shí),,BG1和BG2都處于截止?fàn)顟B(tài),此時(shí)電路基本上沒有電流流過負(fù)載電阻RL,,當(dāng)柵極輸入一個(gè)正脈沖電壓時(shí)BG2道通,,使BG1的基極電位下降,BG1因此開始道通,,BG1的道通使得BG2的基極電位進(jìn)一步升高,,BG1的基極電位進(jìn)一步下降,經(jīng)過這一個(gè)正反饋過程使BG1和BG2進(jìn)入飽和道通狀態(tài),。電路很快從截止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入道通狀態(tài),,這時(shí)柵極就算沒有觸發(fā)脈沖電路由于正反饋的作用將保持道通狀態(tài)不變。如果此時(shí)在陽極和陰極加上反向電壓,,由于BG1和BG2均處于反向偏置狀態(tài)所以電路很快截止,,另外如果加大負(fù)載電阻RL的阻值使電路電流減少BG1和BG2的基電流也將減少,當(dāng)減少到某一個(gè)值時(shí)由于電路的正反饋?zhàn)饔?,電路將很快從道通狀態(tài)翻轉(zhuǎn)為截止?fàn)顟B(tài),,我們稱這個(gè)電流為維持電流。江蘇進(jìn)口丹尼克斯Dynex平板模塊供應(yīng)商