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來源: 發(fā)布時間:2023-10-23

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四層半導體結構,它有三個極: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、被廣泛應用于可控整流、交流調壓、無觸點電子開關、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,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,在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導通。這時晶閘管處于正向導通狀態(tài),這就是晶閘管的閘流特性,即可控特性。3.晶閘管在導通情況下,只要有一定的正向陽極電壓,不論門極電壓如何,晶閘管保持導通,即晶閘管導通后,門極失去作用。門極只起觸發(fā)作用。4.晶閘管在導通情況下,當主回路電壓(或電流)減小到接近于零時,晶閘管關斷。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。江蘇進口丹尼克斯Dynex平板模塊供應商

做出了能適應于高頻應用的晶閘管,我們將它稱為快速晶閘管。它具有關斷時間(toff)短、導通速度快.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??焖倬чl管的生產(chǎn)和應用都進展很快。目前,已有了電流幾百安培、耐壓1千余伏,關斷時間為20微妙的大功率快速晶閘管,同時還做出了比較高工作頻率可達幾十千赫茲供高頻逆變用的元件。其產(chǎn)品廣應用于大功率直流開關、大功率中頻感應加熱電源、超聲波電源、激光電源、雷達調制器及直流電動車輛調速等領域。3.逆導晶閘管以往的為了便于調速采用直流供電,用直流開關動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和加速。自有了,了逆導晶閘管不了上述缺點,而且還逆導晶閘管是在普通晶閘管上反向并聯(lián)一只二極管而成,特點是能反向導通大電流。由于它的陽極和陰極接入反向并聯(lián)的二極管,可對電感負載關斷時產(chǎn)生的大電流、高電壓進行快速釋放。城市電車和地鐵機車采用逆導晶閘管控制和調節(jié)車速,能夠克服開關體積大、壽命短,而且低速運行時耗電大(減速時消耗在啟動電阻上)等缺點,從而降低了功耗,提高了機車可靠性。江蘇進口丹尼克斯Dynex平板模塊供應商正向比較大阻斷電壓,是指門極開路時,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的。開關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,交流以及開關的開閉、交流側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部繞組的分布進行電容、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,開閉運動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計將會有更高的過電壓。(2)直流側產(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)在切斷負荷、導通晶閘管開路或快速熔斷器熔斷時,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時器件內部各結層殘存載流子復合所產(chǎn)生的,所以又叫載流子積蓄效應引起的過電壓。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,其值與換相結束后的反向電壓有關。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,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U2處于正半周時,當觸發(fā)脈沖UG施加到控制極時,晶閘管才接通?,F(xiàn)在,繪制其波形(圖4(c)和(d)),可以看到只有當觸發(fā)脈沖UG到達時,負載RL具有電壓UL輸出(波形上的陰影)。當UG到達較早時,晶閘管導通時間較早;UG到達較晚時,晶閘管導通時間較晚。通過改變觸發(fā)脈沖Ug在控制極上的到達時間,可以調節(jié)負載上輸出電壓的平均UL(陰影部分的面積)。在電工技術中,交流電的半周常被設定為180度,稱為電角。因此,在U2的每一個正半周期中,從零值到觸發(fā)脈沖到達時刻的電角稱為控制角α,每個正半周期中晶閘管導電的電角稱為導通角θ。顯然,α和θ都用來表示晶閘管在正向電壓半周內的通斷范圍。通過改變控制角度0或導通角theta,可通過改變負載上的脈沖直流電壓的平均ul來實現(xiàn)可控整流器。其特點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)射結均呈短路狀態(tài)。

從而實際強觸發(fā),加速了元件的導通,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P—N結組成的。每個結相當于一個電容器。結電壓急劇變化時,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??赡苁咕чl管誤導通。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通現(xiàn)象發(fā)生,快速晶閘管采取了短路發(fā)射結結構。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,不致使晶閘管誤導通。只是在電壓上升率進一步提高,結電容位移電流進一步增大,在短路點上產(chǎn)生電壓降足夠大時,晶閘管才能導通。具有短路發(fā)射結結構的晶閘管,用控制極電流觸發(fā)時,控制極電流首先也是從短路點流向陰極。只是當控制極電流足夠大,在短路點電阻上的電壓降足夠大,PN結正偏導通電流時,才同沒有短路發(fā)射結的元件一樣,可被觸發(fā)導通。因此,快速晶閘管的抗干擾能力較好。快速晶閘管的生產(chǎn)和應用都進展很快。目前,已有了電流幾百安培、耐壓1千余伏,關斷時間*為20微妙的大功率快速晶閘管,同時還做出了**高工作頻率可達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導通,反向截止的原理,將交流電能轉變?yōu)橘|量電能的半導體器件。江蘇進口丹尼克斯Dynex平板模塊供應商

晶閘管有三個腿,有的兩個腿長,一個腿短,短的那個就是門極。江蘇進口丹尼克斯Dynex平板模塊供應商

或電流)的情況下晶閘管才導通。這時晶閘管處于正向導通狀態(tài)。3.一旦晶閘管開始導通,它就被鉗住在導通狀態(tài),而此時門極電流可以取消。晶閘管不能被門極關斷,像一個二極管一樣導通,直到電流降至零和有反向偏置電壓作用在晶閘管上時,它才會截止。當晶閘管再次進入正向阻斷狀態(tài)后,允許門極在某個可控的時刻將晶閘管再次觸發(fā)導通。晶閘管可用兩個不同極性(P-N-P和N-P-N)晶體管來模擬,如圖G1所示。當晶閘管的柵極懸空時,BG1和BG2都處于截止狀態(tài),此時電路基本上沒有電流流過負載電阻RL,當柵極輸入一個正脈沖電壓時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的基極電位進一步升高,BG1的基極電位進一步下降,經(jīng)過這一個正反饋過程使BG1和BG2進入飽和道通狀態(tài)。電路很快從截止狀態(tài)進入道通狀態(tài),這時柵極就算沒有觸發(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,當減少到某一個值時由于電路的正反饋作用,電路將很快從道通狀態(tài)翻轉為截止狀態(tài),我們稱這個電流為維持電流。江蘇進口丹尼克斯Dynex平板模塊供應商