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
(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。