百摩网
当前位置: 首页 生活百科

双向晶闸管(晶闸管工作原理)

时间:2023-08-13 作者: 小编 阅读量: 3 栏目名: 生活百科

这时,流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定,晶闸管已处于正向导通状态。此后,晶闸管会发生永久性反向击穿。UDSM应比UBO小,所留的裕量由生产厂家决定。

1、晶闸管(SCR)

晶体闸流管简称晶闸管,也称为可控硅整流元件(SCR),是由三个PN结构成的一种大功率半导体器件。在性能上,晶闸管不仅具有单向导电性,而且还具有比硅整流元件更为可贵的可控性,它只有导通和关断两种状态。

晶闸管的优点很多,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、无噪声;效率高,成本低等。因此,特别是在大功率UPS供电系统中,晶闸管在整流电路、静态旁路开关、无触点输出开关等电路中得到广泛的应用。

晶闸管的弱点:静态及动态的过载能力较差,容易受干扰而误导通。

晶闸管从外形上分类主要有:螺栓形、平板形和平底形。

2、普通晶闸管的结构和工作原理

晶闸管是PNPN四层三端器件,共有三个PN结。分析原理时,可以把它看作是由一个PNP管和一个NPN管所组成,其等效图解如图1(a)所示,图1(b)为晶闸管的电路符号。

图1 晶闸管等效图解图

2.1、晶闸管的工作过程

晶闸管是四层三端器件,它有J1、J2、J3三个PN结,可以把它中间的NP分成两部分,构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管。

当晶闸管承受正向阳极电压时,为使晶闸管导通,必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此是两个互相复合的晶体管电路,当有足够的门极电流Ig流入时,就会形成强烈的正反馈,造成两晶体管饱和导通。

设PNP管和NPN管的集电极电流分别为IC1和IC2,发射极电流相应为Ia和Ik,电流放大系数相应为α1=IC1/Ia和α2=IC2/Ik,设流过J2结的反相漏电流为ICO,晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和:

Ia=IC1 IC2 ICO

=α1Ia α2Ik ICO (1)

若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为:Ik=Ia Ig。

因此,可以得出晶闸管阳极电流为:

(2)

硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数α1和α2随其发射极电流的改变而急剧变化。当晶闸管承受正向阳极电压,而门极未接受电压的情况下,式(1)中Ig=0,(α1 α2)很小,故晶闸管的阳极电流Ia≈ICO,晶闸管处于正向阻断状态;当晶闸管在正向门极电压下,从门极G流入电流Ig,由于足够大的Ig流经NPN管的发射结,从而提高放大系数α2,产生足够大的集电极电流IC2流过PNP管的发射结,并提高了PNP管的电流放大系数α1,产生更大的集电极电流IC1流经NPN管的发射结,这样强烈的正反馈过程迅速进行。

当α1和α2随发射极电流增加而使得(α1 α2)≈1时,式(1)中的分母1-(α1 α2)≈0,因此提高了晶闸管的阳极电流Ia。这时,流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定,晶闸管已处于正向导通状态。晶闸管导通后,式(1)中1-(α1 α2)≈0,即使此时门极电流Ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通,门极已失去作用。在晶闸管导通后,如果不断地减小电源电压或增大回路电阻,使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时,由于α1和α2迅速下降,晶闸管恢复到阻断状态。

2.2、晶闸管的工作条件

由于晶闸管只有导通和关断两种工作状态,所以它具有开关特性,这种特性需要一定的条件才能转化,此条件见表1。

表1 晶闸管导通和关断条件

(1)晶闸管承受反向阳极电压时,无论门极承受何种电压,晶闸管都处于关断状态。

(2)晶闸管承受正向阳极电压时,仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。

(3)晶闸管在导通情况下,只要有一定的正向阳极电压,无论门极电压如何,晶闸管保持导通,即晶闸管导通后,门极失去作用。

(4)晶闸管在导通情况下,当主回路电压(或电流)减小到接近于零时,晶闸管关断。

3、晶闸管的伏安特性和主要参数

3.1、晶闸管的伏安特性

晶闸管阳极A与阴极K之间的电压与晶闸管阳极电流之间关系称为晶闸管伏安特性,如图2所所示。正向特性位于第一象限,反向特性位于第三象限。

图2 晶闸管伏安特性参数示意图

(1) 反向特性

当门极G开路,阳极加上反向电压时(见图3),J2结正偏,但J1、J2结反偏。此时只能流过很小的反向饱和电流,当电压进一步提高到J1结的雪崩击穿电压后,同时J3结也击穿,电流迅速增加,如图2的特性曲线OR段开始弯曲,弯曲处的电压URO称为“反向转折电压”。此后,晶闸管会发生永久性反向击穿。

图3 阳极加反向电压

图4 阳极加正向电压

(2) 正向特性

当门极G开路,阳极A加上正向电压时(见图4),J1、J3结正偏,但J2结反偏,这与普通PN结的反向特性相似,也只能流过很小电流,这叫正向阻断状态,当电压增加,如图2的特性曲线OA段开始弯曲,弯曲处的电压UBO称为“正向转折电压”。

由于电压升高到J2结的雪崩击穿电压后,J2结发生雪崩倍增效应,在结区产生大量的电子和空穴,电子进入N1区,空穴进入P2区。进入N1区的电子与由P1区通过J1结注入N1区的空穴复合。同样,进入P2区的空穴与由N2区通过J3结注入P2区的电子复合,雪崩击穿后,进入N1区的电子与进入P2区的空穴各自不能全部复合掉。这样,在N1区就有电子积累,在P2区就有空穴积累,结果使P2区的电位升高,N1区的电位下降,J2结变成正偏,只要电流稍有增加,电压便迅速下降,出现所谓负阻特性,见图2中的虚线AB段。这时J1、J2、J3三个结均处于正偏,晶闸管便进入正向导电状态——通态,此时,它的特性与普通的PN结正向特性相似,如图2的BC段。

(3) 触发导通

在门极G上加入正向电压时(如图5所示),因J3正偏,P2区的空穴进入N2区,N2区的电子进入P2区,形成触发电流IGT。在晶闸管的内部正反馈作用(如图2)的基础上,加上IGT的作用,使晶闸管提前导通,导致图2中的伏安特性OA段左移,IGT越大,特性左移越快。

图5 阳极和门极均加正向电压

3.2、晶闸管的主要参数

(1)断态重复峰值电压UDRM

门极开路,重复率为每秒50次,每次持续时间不大于10ms的断态最大脉冲电压,UDRM=90%UDSM,UDSM为断态不重复峰值电压。UDSM应比UBO小,所留的裕量由生产厂家决定。

(2)反向重复峰值电压URRM

其定义同UDRM相似,URRM=90%URSM,URSM为反向不重复峰值电压。

(3)额定电压

选UDRM和URRM中较小的值作为额定电压,选用时额定电压应为正常工作峰值电压的2~3倍,应能承受经常出现的过电压。

来源:网络整理,如涉及版权问题,请及时联系删除

    推荐阅读
  • 担心的反义词是什么(担心的反义词有什么)

    跟着小编一起来看一看吧!担心的反义词是什么担心的反义词是:放心、安心、释怀。担心是一个汉语词汇,拼音是dānxīn,意思是对某事或某人或某物放心不下去,心中有顾虑;不放心。

  • 进入职场应该需要注意哪些事项(进入职场注意事项)

    进入职场应该需要注意哪些事项职业着装,进入职场就不在是学生,要有职场人的着装,不要穿的花花绿绿的,显得个性张扬,更不要穿奇装异服,和身份不相适宜的服装。不要在职场发泄不满的负面情绪。不论什么事情发生,都不能把负面情绪带入办公室,负面情绪会传染,造成办公效率低下,进而影响工作顺利进行。领导最忌讳传播负面情绪的人。握手时注意礼节。

  • word 文档突然打不开了怎么办(快速解决word文档打不开的问题步骤)

    word文档突然打不开了怎么办?我们一起去了解并探讨一下这个问题吧!word文档突然打不开了怎么办办公中经常需要用到word文档,有时候不知什么原因就打不开了,很多人会选择直接卸载word,然后在重装但是这样却很耗费时间,接下来给大家分享快速解决word文档打不开的问题步骤。

  • 斛的寓意是什么 斛是什么?

    然则谓觳即斛者、谬也。

  • 周大生麦穗戒指情侣(周大生项链仁和决明子茶)

    本期共6个优惠,阅读预计1-2分钟。还有主打淡痘印的蓝芙汭黑膜组合可选。时尚百搭,搭配T恤短裤就可。280元券到手119元。

  • 怎么把掰断的口红复原(摔碎的粉饼和折断的口红巧恢复)

    在快干掉睫毛膏里滴入1~2滴的化妆水,就可提升睫毛膏的湿度,恢复睫毛膏原有纤维,让干掉的睫毛膏复活。或是将干掉的睫毛膏与睫毛增长液刷头互刷,增加睫毛膏湿润度,就能再使用。也因为睫毛增长液内含有维化命B5、E,睫毛膏会有滋养素,有强韧睫毛的作用。而且这种方法只可以用一次喔,如果睫毛膏再次变干,则不建议继续让它“复活”。

  • 勾缝剂的使用方法讲解(勾缝剂施工方法)

    在很多装修过程中会遇到各种各样的缝隙,而这些缝隙是不能完全连接起来的,是需要我们的勾缝剂来解决。勾缝剂不仅能够很好的填补这些缝隙,阻止水分渗入缝隙中,还能很好的有一个装饰性的效果。

  • 给狗狗取名字独一无二(狗狗的名字有哪些)

    以下内容希望对你有帮助!给狗狗取名字独一无二想给狗狗取独一无二的名字,可以通过查阅书籍,比如诗经、或者根据自己的经历、值得纪念的事情来给狗狗命名。

  • 5岁怎么教育孩子才是最正确的(怎样有效的教育5岁的孩子)

    有些难度不要紧,家长适当的引导和帮助就行的了,比如拆拼玩具赛车等等。引发孩子读书的兴趣,多给孩子找一些有意义的书籍。家长要做好孩子的榜样。在教育孩子时,家长应该注意自己的言行举止,给孩子树立好榜样,孩子才能听进去,而且孩子才能信服。注意培养孩子的独立性,5岁的孩子一定要有基本自理能力了。让孩子学会乐于助人,多给最好创造机会体会帮助人的快乐。多给孩子一些空间合理发展,不要束缚孩子了。

  • 圆周长计算公式(详细公式解释)

    接下来我们就一起去研究一下吧!圆周长是指绕圆一周的长度,在圆中内接一个正n边形,边长设为an,正边形的周长为n×an,当n不断增大的时候,正边形的周长不断接近圆的周长C的数学现象,即:n趋近于无穷,C=n×an。在古代,这个问题几乎是依赖于对实验的归纳。人们在经验中发现圆的周长与直径有着一个常数的比,并把这个常数叫做圆周率。