原创 晶闸管

2010-5-18 09:36 2280 0 分类: 电源/新能源

晶闸管知识问与答


一、可控硅的概念与结构


晶闸管又叫可控硅。它的主要成员有单向晶闸管、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。今天大家是单向晶闸管,也就是人们常说的普通晶闸管,它是由四层半导体材料组成的,有三个PN结,对外有三个电极(图2):第一层P型半导体引出的电极叫阳极A,第三层半导体引出的电极叫控制极G,第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号可以看到,它和二极管一样是一种单方向导电的器件,关键是多了一个控制极G,这就使它具有与二极管不同的特性。



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二、晶闸管的主要工作特性


下图3可以直观地认识到晶闸管的特性。晶闸管VS与小灯泡EL串联起来,通过开关S接在直流电源上,注意阳极A是接电源的正极,阴极K接电源的负极,控制级G通过按钮开关SB接在3V直流电源的正极(这里使用的是KP5型晶闸管,若采用KP1型,应接在1.5V直流电源的正极)。晶闸管与电源的这种连接方式叫做正向连接,也就是说,给晶闸管阳极和控制极的电压都是正向电压。现在我们合上电源开关S,小灯泡不亮,说明晶闸管没有导通;再按一下按钮开关SB,给控制极输入一个触发电压,小灯泡亮了,说明晶闸管导通了。


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这个实验告诉我们,要使晶闸管导通,一是在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压,二是在它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压。晶闸管导通后,松开按钮开关,去掉触发电压,仍然维持导通状态。


晶闸管的特点是:一触即发,但是,如果阳极或控制极外加的是反向电压,晶闸管就不能导通。控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通,却不能使它关断。那么用什么方法才能使导通的晶闸管判断呢?使导通的晶闸管关断,可以断开阳极电源(图3中的开关S)或使阳极电流小于维持导通的最小值(称为维持电流)。如果晶闸管阳极和阴极之间外加的是交流电压或脉动直流电压,那么,在电压过零时,晶闸管会自行关断。


三、用万用表可以区分晶闸管的三个电极吗?怎样测试晶闸管的好坏?


普通晶闸管的三个电极可以用万用表欧姆档R*100档位来测。晶闸管G、K之间是一个PN结(如图2),相当于一个二极管,G为正极、K为负极,所以,按照测试二极管的方法,找出三个极中的两个极,测试它的正、反电阻,电阻小时,万用表黑表笔接的是控制极G,红表笔的是阴极K,剩下的一个就是阳极A了。测试晶闸管的好坏,可以用刚才演示用的电路(图3),接通电源开关S,按一下按钮开关SB,灯泡发光就是好的,不发光就是坏的。


四、晶闸管在电路中的主要用途是什么?


普通晶闸管最基本的用途就是可控整流,人们熟悉的二极管整流电路是不可控整流。如果把二极管换成晶闸管,就可以构成可控整流电路。在正弦交流电压U2的正半周期间,如果VS的控制极没有输入触发脉冲Ug,VS仍然不会导通,只有在U2处于正半周,在控制极外加触发脉冲Ug时,晶闸管才被触发导通。


五、在桥式整流电路中,把二极管都换成晶闸管是不是就成了可控硅整流电路了呢?


在桥式整流电路中只需要把两个二极管换成晶闸管就能构成全波整流电路了。


六、晶闸管所需的触发脉冲是怎么产生的呢?


晶闸管触发电路的形式有很多,常用的有阻容移相桥触发电路、单结晶体管触发电路、晶体三极管触发电路、利用小晶闸管触发大晶闸管的触发电路。


七、在可控整流电路的波形图中,发现晶闸管承受正向电压的每半个周期内,发出第一个触发脉冲的时刻都相同,也就是控制角a和导通角b都相等,那么,单结晶体管张弛振荡器怎样才能与交流电源准确地配合以实现有效的控制?


为了实现整流电路输出电压“可控”,必须使晶闸管承受正向电压的每半个周期内,触发电路发出第一个触发脉冲的时刻都相同,这种相互配合的工作方式,称为触发脉冲与电源同步。


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怎样才能做到同步呢?大家再看调压器的电路图(图1)。请注意,在这里单结晶体管张弛振荡器的电源是取自桥式整流电路输出的全波脉冲直流电压。在晶闸管没有导通时,张弛振荡器的电容器C被电源充电,UC按指数规律上升到峰点电压UP时,单结晶体管VT导通,在VS导通期间,负载RL上有交流电压和电流,与此同时,导通的VS两端电压降很小,迫使张弛振荡器停止工作,当交流电压过零瞬间,晶闸管VS被迫判断,张弛振荡器得电,又开始给电容器C充电,重复以上过程。这样每次交流电压过零后,张弛振荡器发出第一个触发脉冲的时刻都相同,这个时刻取决于RP的阻值与C的电容量,调节RP的阻值,就可以改变电容器C的充电时间,也就改变了第一个Ug发出的时刻,相应地改变了晶闸管的控制角,使负载RL上输出电压平均值发生变化,达到调压的目的。


 


 


转自:http://www.xfkkg.com/TechnicalSupport/kkgarticle.php?id=2

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