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可控硅 晶体闸
晶闸管(THYRISTOR)又名可控硅,属于功率器件领域,是一种功率半导体开关元件,可控硅是其简称,按其工作特性,可控硅可分为单向可控硅(SCR)、双向可控硅(TRIAC).
可控硅也称作晶闸管,它是由PNPN四层半导体构成的元件,有三个电极、阳极A、阴极K和控制极G.
可控硅在电路中能够实现交流电的无触点控制,以小电流控制大电流,并且不象继电器那样控制时有火花产生,而且动作快、寿命长、可靠性好.在调速、调光、调压、调温以及其他各种控制电路中都有它的身影.
可控硅分为单向的和双向的,符号也不同.单向可控硅有三个PN结,由最外层的P极和N极引出两个电极,分别称为阳极和阴极,由中间的P极引出一个控制极.
单向可控硅有其独特的特性:当阳极接反向电压,或者阳极接正向电压但控制极不加电压时,它都不导通,而阳极和控制极同时接正向电压时,它就会变成导通状态.一旦导通,控制电压便失去了对它的控制作用,不论有没有控制电压,也不论控制电压的极性如何,将一直处于导通状态.要想关断,只有把阳极电压降低到某一临界值或者反向.
双向可控硅的引脚多数是按T1、T2、G的顺序从左至右排列(电极引脚向下,面对有字符的一面时).加在控制极G上的触发脉冲的大小或时间改变时,就能改变其导通电流的大小.
与单向可控硅的区别是,双向可控硅G极上触发脉冲的极性改变时,其导通方向就随着极性的变化而改变,从 而能够控制交流电负载.而单向可控硅经触发后只能从阳极向阴极单方向导通,所以可控硅有单双向之分.
电子制作中常用可控硅,单向的有MCR-100等,双向的有TLC336等
双向可控硅
按象限来分,又分为四象三端双向可控硅、三象限双向可控硅;
按封装分:分为一般半塑封装,外绝缘式全塑封装;
按触发电流来分:分为微触型、高灵敏度型、标准触发型;
按电压分:常规电压品种、高压品种.
可控硅产品由于它在电路应用中的效率高、控制特性好、寿命长、体积小、功能强等优点,自上个世纪六十长代以来,获得了迅猛发展,并已形成了一门独立的学科.“晶闸管交流技术”.
可控硅发展到今天,在工艺上已经非常成熟,品质更好,成品率大幅提高,并向高压大电流发展.
可控硅在应用电路中的作用体现在:
可控整流:如同二极管整流一样,将交流整流为直流,并且在交流电压不变的情况下,有效地控制直流输出电压的大小即可控整流,实现交流→可变直流之转变;
无触点功率静态开关(固态开关):作为功率开关元件,可控硅可以代替接触器、继电器用于开关频率很高的场合.
因此可控硅元件被广泛应用于各种电子设备和电子产品的电路中,多作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关等用途.家用电器中的调光灯、调速风扇、冷暖空调器、热水器、电视、冰箱、洗衣机、照相机、音响组合、声控电路、定时控制器、感应灯、圣诞灯控制器、自动门电路、以及玩具装置、电动工具产品、无线电遥控电路、摄像机等工业控制领域等都大量使用了可控硅器件.
在这些应用电路中,可控硅元件多用来作可控整流、逆变、变频、调压、无触点开关
晶闸管的工作原理
在中频炉中整流侧关断时间采用KP-60微秒以内，逆变侧关短时间采用KK-30微秒以内这也是KP管与KK管的主要区别
晶闸管T在工作过程中，它的阳极A和阴极K与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。
晶闸管的工作条件：
1. 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受和种电压，晶闸管都处于关短状态。
2. 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。
3. 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。
4. 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。
从晶闸管的内部分析工作过程：
晶闸管是四层三端器件，它有J1、J2、J3三个PN结图1，可以把它中间的NP分成两部分，构成一个PNP型三极管和一个NPN型三极管的复合管图2
当晶闸管承受正向阳极电压时，为使晶闸管导铜，必须使承受反向电压的PN结J2失去阻挡作用。图2中每个晶体管的集电极电流同时就是另一个晶体管的基极电流。因此，两个互相复合的晶体管电路，当有足够的门机电流Ig流入时，就会形成强烈的正反馈，造成两晶体管饱和导通，晶体管饱和导通。
设PNP管和NPN管的集电极电流相应为Ic1和Ic2；发射极电流相应为Ia和Ik；电流放大系数相应为a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，设流过J2结的反相漏电电流为Ic0,
晶闸管的阳极电流等于两管的集电极电流和漏电流的总和：
Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0
若门极电流为Ig,则晶闸管阴极电流为Ik=Ia+Ig
从而可以得出晶闸管阳极电流为：I=(Ic0+Iga2)/（1-（a1+a2））（1—1）式
硅PNP管和硅NPN管相应的电流放大系数a1和a2随其发射极电流的改变而急剧变化如图3所示。
当晶闸管承受正向阳极电压，而门极未受电压的情况下，式（1—1）中，Ig=0,(a1+a2)很小，故晶闸管的阳极电流Ia≈Ic0 晶闸关处于正向阻断状态。当晶闸管在正向阳极电压下，从门极G流入电流Ig,由于足够大的Ig流经NPN管的发射结，从而提高起点流放大系数a2,产生足够大的极电极电流Ic2流过PNP管的发射结，并提高了PNP管的电流放大系数a1,产生更大的极电极电流Ic1流经NPN管的发射结。这样强烈的正反馈过程迅速进行。从图3，当a1和a2随发射极电流增加而（a1+a2）≈1时，式（1—1）中的分母1-（a1+a2）≈0,因此提高了晶闸管的阳极电流 Ia.这时，流过晶闸管的电流完全由主回路的电压和回路电阻决定。晶闸管已处于正向导通状态。
式（1—1）中，在晶闸管导通后，1-（a1+a2）≈0,即使此时门极电流Ig=0,晶闸管仍能保持原来的阳极电流Ia而继续导通。晶闸管在导通后，门极已失去作用。
在晶闸管导通后，如果不断的减小电源电压或增大回路电阻，使阳极电流Ia减小到维持电流IH以下时，由于a1和a1迅速下降，当1-（a1+a2）≈0时，晶闸管恢复阻断状态。
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