晶閘管又叫可控硅,是半導體閘流管的簡稱。晶閘管是一種大功率的PNPN型4層3端元件,可以把交流電變換成電壓大小可調的脈動直流電,也可把直流電轉換成交流電,還可調節交流電壓、做無觸點開關等。晶閘管廣泛應用于可控整流、直流電動機的調速及電鍍行業等。常見晶閘管的外型和符號如下圖所示:
一、晶閘管的特性
1、正向阻斷
如上圖a所示,當陽極與陰極間加上正向電壓(陽極接電源正極,陰極接電源負極),但控制極上不加正向電壓(即斷開K)時,指示燈不亮。這說明晶閘管不導通,有正向阻斷能力。
2、可控導通
如上圖b所示,當合上K,給控制極加上一個正向電壓(稱為觸發,所加電壓稱為觸發電壓)時,指示燈變亮。這說時晶間管有可控導通的能力。
3、持續導通
如上圖c所示,在晶閘管導通后,即使去掉控制極上的電壓(即重新打開K),指示燈仍然發光。這說明晶閘管有持續導通的能力。此時要使已導通的晶閘管截止,必須把電源Ea切除或反向。
4、反向阻斷
如上圖d所示,雖然在控制極上加有正向電壓,但陽極與陰極間卻加反向電壓,此時指示燈不亮。這說明晶閘管不導通,有反向阻斷的能力。
5、綜上所述
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。
2)晶閘管承受正向陽極電壓時,僅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,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。
5)晶閘管導通的條件是陽極與陰極間應加正向電壓,同時門極與陰極間也應加上適當的正向電壓。要使已導通的晶閘管截止,必須切除陽極與陰極間的正向電壓或將該電壓反向。
二、晶閘管的工作原理
如上圖所示,晶閘管實質上是由三個PN結組成的特殊三極管。可以等效地把它看成是由一個PNP型三極管(BG 2 )和一個NPN型三極管(BG 1 )所組成。
1、若在晶閘管的陽極和陰極間加上正向電壓,而不給控制極加正向電壓,此時雖然BG1和BG2都加有正向電壓,但因 BG1無基極電流,晶閘管仍然截止。若此時給控制極加上正向電壓,則BG1受觸發而產生基極電流I g ,該電流經BG1放大,在其集電極中得到一個β1Ig的電流。此電流正好就是 BG2的基極電流,經BG2放大后,在BG2的集電極中將得到一個β1β2Ig的電流。這個電流又被送入BG1進行放大后再次送給BG2放大。如此反復放大,形成了強烈的正反饋,使BG1和BG2都迅速進入飽和導通狀態。在兩個三極管的發射極,也就是晶閘管的陽極和陰極中出現很大電流(電流大小實際上是由負載的大小和Ea的大小所決定),于是晶閘管完全導通。這個導通過程是在極短時間內完成的。
2、在晶閘管導通后,其導通狀態就完會依靠管子本身的正反饋作用來維持,即使控制極的正向電壓消失,它仍然處于導通狀態。所以控制極的作用僅僅是觸發晶閘管導通,一旦晶閘管導通,控制極就失去作用。
3、要使已導通的晶閘管截止唯一辦法就是減小陽極電流,使之不足以維持正反饋過程。減小陽極電流的方法就是切斷正向電源Ea或將Ea反接。使晶閘管保持導通狀態所需的最小陽極電流,叫晶閘管的維持電流。故嚴格地講,只要使陽極電流小于維持電流,就可關斷晶閘管。
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