可控硅是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件,一般由两晶闸管反向连接而成。它的功能不仅是整流,还可以用作无触点开关的快速接通或切断;实现将直流电变流电的逆变;将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。可控硅和其它半导体器件一样,有体积小、、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现,使半导体技术从弱电领域进入了强电领域,成为工业、农业、交通运输、科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。目前可控硅在自动控制、机电应用、工业电气及家电等方面都有广泛的应用。
可控硅从外形上区分主要有螺旋式、平板式底式三种。螺旋式应用较多。
可控硅有三个----阳(A)、阴(C)和控制(G),管芯是P型导体和N型导体交迭组成的四层结构,共有三个PN结,与只有一个PN结的硅整流二管在结构上迥然不同。可控硅的四层结构和控制的引入,为其发挥“以小控大”的控制特性奠定了基础。可控硅应用时,只要在控制加上很小的电流或电压,能控制很大的阳电流或电压。目前已能制造出电流容量达几百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅,50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。
我们可以把从阴向上数的、二、三层看面是一只N管,而二、三、四层组成另一只PNP型晶体管。其中第二、第三层为两管交迭共用。可画出图1的等效电路图。当在阳和阴之间加上一个正向电压E,又在控制G和阴C之间(相当BG2的基一射间)输入一个正的触发信号,BG2将产生基电流Ib2,经放大,BG2将有一个放大了β2倍的集电电流IC2。因为BG2集电与BG1基相连,IC2又是BG1的基电流Ib1。BG1又把Ib1(Ib2)放大了β1的集电电流IC1送回BG2的基放大。如此循环放大,直到BG1、BG2完全导通。事实上这一过程是“一触即发”的,对可控硅来说,触发信号加到控制,可控硅立即导通。导通的时间主要决定于可控硅的性能。
可控硅一经触发导通后,由于循环反馈的原因,流入BG2基的电流已不只是初始的Ib2,而是经过BG1、BG2放大后的电流(β1*β2*Ib2),这一电流远大于Ib2,足以保持BG2的持续导通。此时触发信号即使消失,可控硅仍保持导通状态,只有断开电源E或降低E的输出电压,使BG1、BG2的集电电流小于维持导通的小值时,可控硅方可关断。当然,如果E性反接,BG1、BG2受到反向电压作用将处于截止状态。这时,即使输入触发信号,可控硅也不能工作。反过来,E接成正向,而触动发信号是负的,可控硅也不能导通。另外,如果不加触发信号,而正电压大到超过一定值时,可控硅也会导通,但已属于非正常工作情况了。
可控硅这种通过触发信号(小触发电流)来控制导通(可控硅中通过大电流)的可控特性,正是它区别于普通硅整流二管的重要特征。
可控硅的作用 :
可控硅是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN 结的四层结构的大功率半导体器件。实际上,可控硅的功用不仅是整流,它还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路,实现将直流电变成交流电的逆变,将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电,等等。可控硅和其它半导体器件一样,其有体积小、、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现,使半导体技术从弱电领域进入了强电领域,成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。
可控硅是一种大功率电器元件,也称晶闸管。它具有体积小、、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。可控硅的特性:常用的有阻容移相桥触发电路、单结晶体管触发电路、晶体三极管触发电路、利用小晶闸管触发大晶闸管的触发电路等等。
可控硅的主要工作特性:
为了能够直观地认识可控硅的工作特性,大家先看这块示教板(图)。可控硅VS与小灯泡EL串联起来,通过开关S接在直流电源上。注意阳极A是接电源的正极,阴极K接电源的负极,控制极G通过按钮开关SB接在3V直流电源的正极(这里使用的是KP5型可控硅,若采用KP1型,应接在1.5V直流电源的正极)。可控硅与电源的这种连接方式叫做正向连接,也就是说,给可控硅阳极和控制极所加的都是正向电压。现在我们合上电源开关S,小灯泡不亮,说明可控硅没有导通;再按一下按钮开关SB,给控制极输入一个触发电压,小灯泡亮了,说明可控硅导通了。这个演示实验给了我们什么启发呢;
这个实验告诉我们,要使可控硅导通,一是在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压,二是在它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压。可控硅导通后,松开按钮开关,去掉触发电压,仍然维持导通状态。
可控硅的工作原理为:
1、要使晶闸管导通,一是在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压,二是在它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压。晶闸管导通后,松开按钮开关,去掉触发电压,仍然维持导通状态;
2、如果阳极或控制极外加的是反向电压,晶闸管就不能导通。控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通,却不能使它关断。使导通的晶闸管关断,可以断开阳极电源或使阳极电流小于维持导通的小值(称为维持电流)。如果晶闸管阳极和阴极之间外加的是交流电压或脉动直流电压,那么,在电压过零时,晶闸管会自行关断。
可控硅的特点: 是“一触即发”。但是,如果阳极或控制极外加的是反向电压,可控硅就不能导通。控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使可控硅导通,却不能使它关断。那么,用什么方法才能使导通的可控硅关断呢?使导通的可控硅关断,可以断开阳极电源(图中的开关S)或使阳极电流小于维持导通的小值(称为维持电流)。如果可控硅阳极和阴极之间外加的是交流电压或脉动直流电压,那么,在电压过零时,可控硅会自行关断。
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