可控硅从外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三种,螺旋式的应用较多。可控硅有三个电极---阳极(A)阴极(C)和控制极(G)。它有管芯是P型导体和N型导体交迭组成的四层结构,共有三个PN结。可控硅和只有一个PN结的硅整流二极度管在结构上迥然不同。可控硅的四层结构和控制极的引用,为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。在应用可控硅时,只要在控制极加上很小的电流或电压,就能控制很大的阳极电流或电压。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。
电流
⒈ 额定通态电流(IT)即*大稳定工作电流,俗称电流。常用可控硅的IT一般为一安到几十安。
⒉反向重复峰值电压(VRRM)或断态重复峰值电压(VDRM),俗称耐压。常用可控硅的VRRM/VDRM一般为几百伏到一千伏。
⒊ 控制极触发电流(IGT),俗称触发电流。常用可控硅的IGT一般为几微安到几十毫安。
4,在规定环境温度和散热条件下,允许通过阴极和阳极的电流平均值。
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可控硅有多种分类方法。
(一)按关断、导通及控制方式分类:可控硅按其关断、导通及控制方式可分为普通可控硅、双向可控硅、逆导可控硅、门极关断可控硅(GTO)、BTG可控硅、温控可控硅和光控可控硅等多种。
(二)按引脚和极性分类:可控硅按其引脚和极性可分为二极可控硅、三极可控硅和四极可控硅。
(三)按封装形式分类:可控硅按其封装形式可分为金属封装可控硅、塑封可控硅和陶瓷封装可控硅三种类型。其中,金属封装可控硅又分为螺栓形、平板形、圆壳形等多种;塑封可控硅又分为带散热片型和不带散热片型两种。
可控硅开关
可控硅开关
(四)按电流容量分类:可控硅按电流容量可分为大功率可控硅、中功率可控硅和小功率可控硅三种。通常,大功率可控硅多采用金属壳封装,而中、小功率可控硅则多采用塑封或陶瓷封装。
(五)按关断速度分类:可控硅按其关断速度可分为普通可控硅和高频(快速)可控硅。
(六)过零触发-一般是调功,即当正弦交流电交流电电压相位过零点触发,必须是过零点才触发,导通可控硅。
(七)非过零触发-无论交流电电压在什么相位的时候都可触发导通可控硅,常见的是移相触发,即通过改变正弦交流电的导通角(角相位),来改变输出百分比。
栅极上的噪声电平
在有电噪声的环境中,如果栅极上的噪声电压超过VGT,并有足够的栅电流激发可控硅(晶闸管)内部的正反馈,则也会被触发导通。
应用安装时,首先要使栅极外的连线尽可能短。当连线不能很短时,可用绞线或屏蔽线来减小干扰的侵入。在然后G与MT1之间加一个1KΩ的电阻来降低其灵敏度,也可以再并联一个100nf的电容,来滤掉高频噪声
按一机部IBI144一75的规定,普通型可控硅称为KP型可控硅整流元件(又叫KP型硅闸流管》。普通可控硅的型号采用如下格式标注:
额定速态平均屯成系列共分为14个,如表1一5所示。正反向重复蜂值屯压级别规定1000V以下的管子每100V为一级,1000V以上的管子每200V为一级。取电压教除以100做为级别标志,如表1-6所示。
通态平均电压组别依电压大小分为9组,用宇毋表示,如表1一所示。
例如.KP500-12D表示的是通态平均电流为500A,额定(正反向重复峰值)电压为1200V,管压降(通态平均电压)为0.6---0.7V的普通型可控硅。
综上所述,小结如下:
(1)可控硅一般做成螺栓形和平板形,有三个电极,用硅半导体材料制成的管芯由PNPN四层组成
(2)可控硅由关断转为导通必须同时具备两个条件:(1〕受正向阳极电压;(2)受正向门极电压。
(3)可控硅导通后,当阳极电流小干维持电流In时.可控硅关断。
(4)可控硅的特性主要是:1.阳极伏安特性曲线,2.门极伏安特性区。
(5)应在额定参数范围内使用可控硅。选择可控硅主要确定两个参致:
测量方法
鉴别可控硅三个极的方法很简单,根据P-N结的原理,只要用万用表测量一下三个极之间的电阻值就可以。
阳极与阴极之间的正向和反向电阻在几百千欧以上,阳极和控制极之间的正向和反向电阻在几百千欧以上(它们之间有两个P-N结,而且方向相反,因此阳极和控制极正反向都不通) 。
控制极与阴极之间是一个P-N结,因此它的正向电阻大约在几欧-几百欧的范围,反向电阻比正向电阻要大。可是控制极二极管特性是不太理想的,反向不是完全呈阻断状态的,可以有比较大的电流通过,因此,有时测得控制极反向电阻比较小,并不能说明控制极特性不好。另外,在测量控制极正反向电阻时,万用表应放在R*10或R*1挡,防止电压过高控制极反向击穿。
若测得元件阴阳极正反向已短路,或阳极与控制极短路,或控制极与阴极反向短路,或控制极与阴极断路,说明元件已损坏。
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、效率高、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。
关于连续峰值开路电压VDRM
在电源不正常的情况下,可控硅(晶闸管)两端的电压会超过连续峰值开路电压VDRM的*大值,此时可控硅(晶闸管)的漏电流增大并击穿导通。如果负载能允许很大的浪涌电流,那么硅片上局部的电流密度就很高,使这一小部分先导通。导致芯片烧毁或损坏。另外白炽灯,容性负载或短路保护电路会产生较高的浪涌电流,这时可外加滤波器和钳位电路来防止尖峰(毛刺)电压加到双向可控硅(晶闸管)上 。
关于可控硅(晶闸管)开路电压变化率DVD/DT
在处于截止状态的双向可控硅(晶闸管)两端加一个小于它的VDFM的高速变化的电压时,内部电容的电流会产生足够的栅电流来使可控硅(晶闸管)导通。这在高温下尤为严重,在这种情况下可以在MT1和MT2间加一个RC缓冲电路来限制VD/DT,或可采用高速可控硅(晶闸管)。
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