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晶闸管及其应用?

发布时间:2012-12-07

晶闸管的简介

晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,又可称做可控硅整流器(SCR),以前被简称为可控硅;1957年美国通用电器公司开发出世界上第一晶闸管产品,并于1958年使其商业化;随着半导体器件在国内的迅猛发展,晶闸管在社会里面的应用会越来越广泛。


晶闸管
 
晶闸管的工作原理

(1)晶闸管具有单向导电性。

正向导通条件:A、K间加正向电压,G、K间加触发信号。

(2)晶闸管一旦导通,控制极失去作用。

若使其关断,必须降低UAK或加大回路电阻,把阳极电流减小到维持电流以下。

晶闸管的结构

晶闸管由PNPN四层半导体材料构成,它有三个极:阳极,阴极和门极。晶闸管是在晶体管基础上发展起来的一种大功率半导体器件,在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示(旧标准中用字母“SCR”表示)。

晶闸管的结构
 
晶闸管也像半导体二极管那样具有单向导电性,但它的导通时间是可控的,主要用于整流、逆变、调压及开关等方面。就是一个用在电路里面的开关,可以经受很大的电压和电流。上千安培和上千伏特。

晶闸管的优缺点

优点:体积小、重量轻、效率高、动作迅速、维修简单、操作方便、寿命长、 容量大(正向平均电流达千安、正向耐压达数千伏)。

缺点:静态及动态的过载能力较差,容易受干扰而误导通。

晶闸管导通的条件


①晶闸管阳极与阴极间接正向电压;

②控制极与阴极之间也接正向电压(实际工作中,控制极加正触发脉冲信号)。

晶闸管导通后,控制极便失去作用。依靠正反馈,晶闸管仍可维持导通状态。

关断晶闸管的方法


①将阳极电压降低到足够小或加瞬间方向阳极电压;

②将阳极瞬间开路。

为保证晶闸管准确可靠工作,对触发脉冲提出下列要求:

(1)触发脉冲要有合适的幅度,一般为 4 ~ 10 V 之间。

(2)触发脉冲的上升沿要陡,以保证触发的准确性,一般触 发脉冲的上升时间要求在 10 ?s 以下。

(3)触发脉冲要有足够的宽度,其脉宽不能少于 6 ?s,一般 在 20 ~ 50 ?s。

(4)触发脉冲与主电路电源电压同步,以保证晶闸管每个周 期导通的起始点相同。

(5)触发脉冲要有一定移相范围,单相可控整流阻性负载时, 最大移相范围在 0 ~ 180?。

晶体管的主要参数


反向阻断峰值电压URRM:在额定结温和控制极开路的条件下,允许重复加在阳极—阴极间的最大反向阻断电压。

正向阻断峰值电压UDRM:在额定结温和控制极开路及晶闸管正向阻断的条件下,重复加在阳极—阴极间的最大正向阻断电压。

正向平均电流IT(AT):在规定环境温度及散热条件下,允许连续通过工频正弦半波电流的平均值。

通态平均电压UT(AV): 晶闸管导通时管压降的平均值,一般在0.4~1.2V。

维持电流IH:在室温和控制极开路时,元件能维持导通状态所需的最小阳极电流。

控制极触发电压UG和触发电流IG:在温室下,阳极—阴极间加规定的正向直流电压,使晶闸管导通所需的最小控制极电压和电流。

晶闸管的应用举例

交流无触点开关

恒温箱温控器

实用频闪信号灯

电子调光台灯

三分频彩灯控制器

家用电器调压器

天仙放大器同步电源

500W晶闸管逆变器

晶闸管的保护


一、过电流保护

1.过电流:

当流过晶闸管的电流有效值超过它的额定通态平 均电流的有效值时,称为过电流。

2.原因:

负载过重,输出回路短路等。

3.过电流保护:

当发生过电流时,能迅速将电流切断,以防 晶闸管损坏。

4.措施:

灵敏过电流继电器保护、快速熔断器保护等。

5.快速熔断器

二、过电压保护

1.过电压:

当加在晶闸管上的电压超过额定电压时称为过电压。

2.原因:

电源变压器的一次侧断开或接通、直流侧感性负载的 切断、快速熔断器的熔断、突然跳闸等。

3.措施:

①阻容保护

RC 吸收回路作用:一旦电路中发生过电压,电容器被迅速充 电,电容两端的电压不能突变,这就有效地抑制了过电压。

阻容吸收回路可以并联在交流侧、直流侧或晶闸管侧。

②非线性电阻保护

目前常用的非线性电阻是金属 氧化物压敏电阻,它具有正反向相 同的很陡的电压—电流特性。

电路正常工作时,压敏电阻不 击穿,通过的漏电流很小。压敏电 阻在遇到过电压时可通过高达数千 安的放电电流,之后又恢复正常, 因此它抑制过电压的能力很强。

由于压敏电阻正反向特性对称,单相电路中只用一只压敏电 阻,三相电路中用三只压敏电阻。

三、带电感负载时的防失控措施

1.在交流电压正半周期 间,晶闸管导通,二极管 VD 反偏截止,不影响负载工作。

2.当交流电压过零或变负时,感应电动势产生的电流可通 过这个二极管形成回路电流。VD 两端电压近似为 0,晶闸管因 反向电压而迅速关断。


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