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什么是晶闸管,简述晶闸管的工作原理

发表时间:2022-07-22
来源:网络整理
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众所周知,电阻在生活中可以说是无处不在,我们可以用电阻来打开和关闭微小的电流并且将小电流转换为更大的电流。但是在处理更大的电流的时候,就不怎么管用了,并且还一个缺点,就是一旦移除开关电流,它们就无法工作,这意味着它们在诸如警报器之类的设备中并没有那么有用。

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对于这些情况,晶闸管就派上用场了。

 

晶闸管又叫可控硅。晶闸管是可以处理耐高压、大电流的大功率器件,随着设计技术和制造技术的进步,越来越大容量化到现在为止,,已经衍生出了单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管,等等主要几个类型。

 

晶闸管分为螺栓形和平板形两种,螺栓形这种结构更换元件很方便,用于100A以下的元件。平板形,这种结构散热效果比较好,用于200A以上的元件。晶闸管是由四层半导体构成的。图右所示为螺栓形晶闸管的内部结构,它由单晶硅薄片P1、N1、P2、N2四层半导体材料叠成,形成三个PN结。图 (b)和(c)所示分别为其示意图和表示符号。

 

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晶闸管为半控型电力电子器件,它的工作条件如下:

  1. 晶闸管承受反向阳极电压时,不管门极承受何种电压,晶闸管都处于反向阻断状态。

  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。这时晶闸管处于正向导通状态,这就是晶闸管的闸流特性,即可控特性。

  3. 晶闸管在导通情况下,只要有一定的正向阳极电压,不论门极电压如何,晶闸管保持导通,即晶闸管导通后,门极失去作用。门极只起触发作用。

  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。

 

晶闸管的工作原理:

  晶闸管在工作过程中,它的阳极(A)和阴极(K)与电源和负载连接,组成晶闸管的主电路,晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接,组成晶闸管的控制电路。

  (1)单向晶闸管工作原理

  单向晶闸管是PNPN闪层结构,形成三个PN结,具有阳极人、阴极K和控制极G三个外电极。单向品闸管可等效为PNP, NPN两个晶体管组成的复合管,如图4-46所示。

 

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  在阳极A之间加上正电压后,晶闸管并不导通。只有在控制极G加上触发电压时,VT1、VT2相继迅速导通,并且互相提供基极电流维持晶闸管导通。此时即使去掉控制极上的触发电压,晶闸管仍维持导通状态,直至所通过的电流小于晶闸管的维持电流时,晶闸管才关断。

  (2)双向晶闸管工作原理

  双向晶闸管可以等效为两个单向晶闸管反向并联,如图4-47所示。双向晶闸管可以控制双向导通,因此除控制极G外的另两个电极不再分阳极、阴极,而称之为主电极T1、T2。

 

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  当有触发电压加至控制极G时,双向晶闸管导通,井在触发电压消失后仍维持导通状态,电流既可从T1经过VS2流向T2,又可从T2经过VS1流向T1。当电流小于晶闸管的维持电流时晶闸管关断。

  (3)可关断晶闸管工作原理

  普通单向或双向晶闸管导通后控制极即不起作用,要关断晶闸管必须切断电源,使流过晶闸管的正向电流小于维持电流I可关断品闸管的特点是可以通过控制极关断,克服了上述缺陷。当可关断晶闸管控制极G加上正脉冲电压时晶闸管导通,当控制极G加上负脉冲电压时晶闸管关断,如图4-48所示。

  

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