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可控硅,是可控硅整流元件的簡(jiǎn)稱(chēng),是一種具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件,亦稱(chēng)為晶閘管。具有體積小、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)等特點(diǎn),是比較常用的半導(dǎo)體器件之一。該器件被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備和電子產(chǎn)品中,多用來(lái)作可控整流、逆變、變頻、調(diào)壓、無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)等。家用電器中的調(diào)光燈、調(diào)速風(fēng)扇、空調(diào)機(jī)、電視機(jī)、電冰箱、洗衣機(jī)、照相機(jī)、組合音響、聲光電路、定時(shí)控制器、玩具裝置、無(wú)線電遙控、攝像機(jī)及工業(yè)控制等都大量使用了可控硅器件。

大家使用的是單向晶閘管,也就是人們常說(shuō)的普通晶閘管,它是由四層半導(dǎo)體材料組成的,有三個(gè)PN結(jié),對(duì)外有三個(gè)電極:第一層P型半導(dǎo)體引出的電極叫陽(yáng)極A,第三層P型半導(dǎo)體引出的電極叫控制極G,第四層N型半導(dǎo)體引出的電極叫陰極K。從晶閘管的電路符號(hào)〔圖2(b)〕可以看到,它和二極管一樣是一種單方向?qū)щ姷钠骷?關(guān)鍵是多了一個(gè)控制極G,這就使它具有與二極管完全不同的工作特性。

以硅單晶為基本材料的P1N1P2N2四層三端器件,起始于1957年,因?yàn)樗�的特性�?lèi)似于真空閘流管,所以國(guó)際上通稱(chēng)為硅晶體閘流管,簡(jiǎn)稱(chēng)晶閘管T,又因?yàn)榫чl管最初的在靜止整流方面,所以又被稱(chēng)之為硅可控整流元件,簡(jiǎn)稱(chēng)為可控硅SCR。

在性能上,可控硅不僅具有單向?qū)щ娦?而且還具有比硅整流元件(俗稱(chēng)"死硅")更為可貴的可控性.它只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)。

可控硅能以毫安級(jí)電流控制大功率的機(jī)電設(shè)備,如果超過(guò)此功率,因元件開(kāi)關(guān)損耗顯著增加,允許通過(guò)的平均電流相降低,此時(shí),標(biāo)稱(chēng)電流應(yīng)降級(jí)使用。

可控硅的優(yōu)點(diǎn)很多,例如:以小功率控制大功率,功率放大倍數(shù)高達(dá)幾十萬(wàn)倍;反應(yīng)極快,在微秒級(jí)內(nèi)開(kāi)通、關(guān)斷;無(wú)觸點(diǎn)運(yùn)行,無(wú)火花、無(wú)噪音;效率高,成本低等等。

可控硅的弱點(diǎn):靜態(tài)及動(dòng)態(tài)的過(guò)載能力較差;容易受干擾而誤導(dǎo)通.

可控硅從外形上分類(lèi)主要有:螺栓形、平板形和平底形.

可控硅元件的結(jié)構(gòu)

不管可控硅的外形如何,它們的管芯都是由P型硅和N型硅組成的四層P1N1P2N2結(jié)構(gòu).見(jiàn)圖1.它有三個(gè)PN結(jié)(J1、J2、J3),從J1結(jié)構(gòu)的P1層引出陽(yáng)極A,從N2層引出陰級(jí)K,從P2層引出控制極G,所以它是一種四層三端的半導(dǎo)體器件。

結(jié)構(gòu)原件

可控硅是P1、N1、P2、N2四層三端結(jié)構(gòu)元件,共有三個(gè)PN結(jié),分析原理時(shí),可以把它看作由一個(gè)PNP管和一個(gè)NPN管所組成,其等效圖解如右圖所示。雙向可控硅:雙向可控硅是一種硅可控整流器件,也稱(chēng)作雙向晶閘管。這種器件在電路中能夠?qū)崿F(xiàn)交流電的無(wú)觸點(diǎn)控制,以小電流控制大電流,具有無(wú)火花、動(dòng)作快、壽命長(zhǎng)、可靠性高以及簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。從外表上看,雙向可控硅和普通可控硅很相似,也有三個(gè)電極。

但是,它除了其中一個(gè)電極G仍叫做控制極外,另外兩個(gè)電極通常卻不再叫做陽(yáng)極和陰極,而統(tǒng)稱(chēng)為主電極Tl和T2。它的符號(hào)也和普通可控硅不同,是把兩個(gè)可控硅反接在一起畫(huà)成的,如圖2所示。它的型號(hào),在我國(guó)一般用"3CTS"或"KS"表示;國(guó)外的資料也有用"TRIAC"來(lái)表示的。雙向可控硅的規(guī)格、型號(hào)、外形以及電極引腳排列依生產(chǎn)廠家不同而有所不同,但其電極引腳多數(shù)是按T1、T2、G的顧序從左至右排列(觀察時(shí),電極引腳向下,面對(duì)標(biāo)有字符的一面)。目前市場(chǎng)上最常見(jiàn)的幾種塑封外形結(jié)構(gòu)雙向可控硅的外形及電極引腳排列如下圖1所示。

晶閘管特性

為了能夠直觀地認(rèn)識(shí)晶閘管的工作特性,大家先看這塊示教板(圖3)。晶閘管VS與小燈泡EL串聯(lián)起來(lái),通過(guò)開(kāi)關(guān)S接在直流電源上。注意陽(yáng)極A是接電源的正極,陰極K接電源的負(fù)極,控制極G通過(guò)按鈕開(kāi)關(guān)SB接在1.5V直流電源的正極(這里使用的是KP1型晶閘管,若采用KP5型,應(yīng)接在3V直流電源的正極)。晶閘管與電源的這種連接方式叫做正向連接,也就是說(shuō),給晶閘管陽(yáng)極和控制極所加的都是正向電壓。合上電源開(kāi)關(guān)S,小燈泡不亮,說(shuō)明晶閘管沒(méi)有導(dǎo)通;再按一下按鈕開(kāi)關(guān)SB,給控制極輸入一個(gè)觸發(fā)電壓,小燈泡亮了,說(shuō)明晶閘管導(dǎo)通了。這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)給了我們什么啟發(fā)呢?

這個(gè)實(shí)驗(yàn)告訴我們,要使晶閘管導(dǎo)通,一是在它的陽(yáng)極A與陰極K之間外加正向電壓,二是在它的控制極G與陰極K之間輸入一個(gè)正向觸發(fā)電壓。晶閘管導(dǎo)通后,松開(kāi)按鈕開(kāi)關(guān),去掉觸發(fā)電壓,仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)。

晶閘管特點(diǎn)

"一觸即發(fā)"。但是,如果陽(yáng)極或控制極外加的是反向電壓,晶閘管就不能導(dǎo)通�？刂茦O的作用是通過(guò)外加正向觸發(fā)脈沖使晶閘管導(dǎo)通,卻不能使它關(guān)斷。那么,用什么方法才能使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷呢?使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷,可以斷開(kāi)陽(yáng)極電源(圖3中的開(kāi)關(guān)S)或使陽(yáng)極電流小于維持導(dǎo)通的最小值(稱(chēng)為維持電流)。如果晶閘管陽(yáng)極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動(dòng)直流電壓,那么,在電壓過(guò)零時(shí),晶閘管會(huì)自行關(guān)斷

應(yīng)用類(lèi)型

由圖可見(jiàn),雙向可控硅的特性曲線是由一、三兩個(gè)象限內(nèi)的曲線組合成的。第一象限的曲線說(shuō)明當(dāng)加到主電極上的電壓使Tc對(duì)T1的極性為正時(shí),我們稱(chēng)為正向電壓,并用符號(hào)U21表示。當(dāng)這個(gè)電壓逐漸增加到等于轉(zhuǎn)折電壓UBO時(shí),圖3(b)左邊的可控硅就觸發(fā)導(dǎo)通,這時(shí)的通態(tài)電流為I21,方向是從T2流向Tl。從圖中可以看到,觸發(fā)電流越大,轉(zhuǎn)折電壓就越低,這種情形和普通可控硅的觸發(fā)導(dǎo)通規(guī)律是一致的, 當(dāng)加到主電極上的電壓使Tl對(duì)T2的極性為正時(shí),叫做反向電壓,并用符號(hào)U12表示。當(dāng)這個(gè)電壓達(dá)到轉(zhuǎn)折電壓值時(shí),圖3(b)右邊的可控硅便觸發(fā)導(dǎo)通,這時(shí)的電流為I12,其方向是從T1到T2。這時(shí)雙向可控硅的特性曲線,如圖4中第三象限所示。

四種觸發(fā)方式

由于在雙向可控硅的主。電極上,無(wú)論加以正向電壓或是反向電壓,也不管觸發(fā)信號(hào)是正向還是反向,它都能被觸發(fā)導(dǎo)通,因此它有以下四種觸發(fā)方式:(1)當(dāng)主電極T2對(duì)Tl所加的電壓為正向電壓,控制積極G對(duì)第一電極Tl所加的也是正向觸發(fā)信號(hào)(圖5a)。雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通后,電流I2l的方向從T2流向T1。由特性曲線可知,這時(shí)雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通規(guī)律是按第二象限的特性進(jìn)行的,又因?yàn)橛|發(fā)信號(hào)是正向的,所以把這種觸發(fā)叫做"第一象限的正向觸發(fā)"或稱(chēng)為I+觸發(fā)方式。(2)如果主電極T2仍加正向電壓,而把觸發(fā)信號(hào)改為反向信號(hào)(圖5b),這時(shí)雙向可控硅觸發(fā)導(dǎo)通后,通態(tài)電流的方向仍然是從T2到T1。我們把這種觸發(fā)叫做"第一象限的負(fù)觸發(fā)"或稱(chēng)為I-觸發(fā)方式。(3)兩個(gè)主電極加上反向電壓U12(圖5c),輸入正向觸發(fā)信號(hào),雙向可控硅導(dǎo)通后,通態(tài)電流從T1流向T2。雙向可控硅按第三象限特性曲線工作,因此把這種觸發(fā)叫做Ⅲ+觸發(fā)方式。 (4)兩個(gè)主電極仍然加反向電壓U12,輸入的是反向觸發(fā)信號(hào)(圖5d),雙向可控硅導(dǎo)通后,通態(tài)電流仍從T1流向T2。這種觸發(fā)就叫做Ⅲ-觸發(fā)方式。 雙向可控硅雖然有以上四種觸發(fā)方式,但由于負(fù)信號(hào)觸發(fā)所需要的觸發(fā)電壓和電流都比較小。工作比較可靠,因此在實(shí)際使用時(shí),負(fù)觸發(fā)方式應(yīng)用較多。

常用的有阻容移相橋觸發(fā)電路、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、晶體三極管觸發(fā)電路、利用小晶閘管觸發(fā)大晶閘管的觸發(fā)電路,等等�？煽毓璧闹饕獏�數(shù)

可控硅的主要參數(shù)有:

平均值

1、 額定通態(tài)平均電流IT在一定條件下,陽(yáng)極——-陰極間可以連續(xù)通過(guò)的50赫茲正弦半波電流的平均值。

2、 正向阻斷峰值電壓VPF 在控制極開(kāi)路未加觸發(fā)信號(hào),陽(yáng)極正向電壓還未超過(guò)導(dǎo)能電壓時(shí),可以重復(fù)加在可控硅兩端的正向峰值電壓�？煽毓璩惺艿恼�向電壓峰值,不能超過(guò)手冊(cè)給出的這個(gè)參數(shù)值。

3、 反向阻斷峰值電壓VPR當(dāng)可控硅加反向電壓,處于反向關(guān)斷狀態(tài)時(shí),可以重復(fù)加在可控硅兩端的反向峰值電壓。使用時(shí),不能超過(guò)手冊(cè)給出的這個(gè)參數(shù)值。

4、 控制極觸發(fā)電流Ig1 、觸發(fā)電壓VGT在規(guī)定的環(huán)境溫度下,陽(yáng)極——-陰極間加有一定電壓時(shí),可控硅從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)所需要的最小控制極電流和電壓。

5、 維持電流IH在規(guī)定溫度下,控制極斷路,維持可控硅導(dǎo)通所必需的最小陽(yáng)極正向電流。許多新型可控硅元件相繼問(wèn)世,如適于高頻應(yīng)用的快速可控硅,可以用正或負(fù)的觸發(fā)信號(hào)控制兩個(gè)方向?qū)�通的雙向可控硅,可以用正觸發(fā)信號(hào)使其導(dǎo)通,用負(fù)觸發(fā)信號(hào)使其關(guān)斷的可控硅等等。

可控硅有多種分類(lèi)方法。

一、按關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式分類(lèi):可控硅按其關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式可分為普通可控硅、雙向可控硅、逆導(dǎo)可控硅、門(mén)極關(guān)斷可控硅(GTO)、BTG可控硅、溫控可控硅和光控可控硅等多種。

二、按引腳和極性分類(lèi):可控硅按其引腳和極性可分為二極可控硅、三極可控硅和四極可控硅。

三、按封裝形式分類(lèi):可控硅按其封裝形式可分為金屬封裝可控硅、塑封可控硅和陶瓷封裝可控硅三種類(lèi)型。其中,金屬封裝可控硅又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種;塑封可控硅又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種。

四、按電流容量分類(lèi):可控硅按電流容量可分為大功率可控硅、中功率可控硅和小功率可控硅三種。通常,大功率可控硅多采用金屬殼封裝,而中、小功率可控硅則多采用塑封或陶瓷封裝。

五、按關(guān)斷速度分類(lèi):可控硅按其關(guān)斷速度可分為普通可控硅和高頻(快速)可控硅。

六、過(guò)零觸發(fā)-一般是調(diào)功,即當(dāng)正弦交流電交流電電壓相位過(guò)零點(diǎn)觸發(fā),必須是過(guò)零點(diǎn)才觸發(fā),導(dǎo)通可控硅。

七、非過(guò)零觸發(fā)-無(wú)論交流電電壓在什么相位的時(shí)候都可觸發(fā)導(dǎo)通可控硅,常見(jiàn)的是移相觸發(fā),即通過(guò)改變正弦交流電的導(dǎo)通角(角相位),來(lái)改變輸出百分比。

按一機(jī)部IBI144一75的規(guī)定,普通型可控硅稱(chēng)為KP型可控硅整流元件(又叫KP型硅閘流管》。普通可控硅的型號(hào)采用如下格式標(biāo)注:

額定速態(tài)平均屯成系列共分為14個(gè),如表1一5所示。正反向重復(fù)蜂值屯壓級(jí)別規(guī)定1000V以下的管子每100V為一級(jí),1000V以上的等子每200V為一級(jí)。取電壓教除以100做為級(jí)別標(biāo)志,如表1-6所示。

通態(tài)平均電壓組別依電壓大小分為9組,用宇毋表示,如表1一所示。

例如.KP500-12D表示的是通態(tài)平均電流為500A,額定(正反向重復(fù)峰值)電壓為1200V,管壓降(通態(tài)平均電壓)為0.6——-0.7V的普通型可控硅.

綜上所述,小結(jié)如下:

1、可控硅一般做成螺栓形和平板形,有三個(gè)電極,用硅半導(dǎo)體材料制成的管芯由PNPN四層組成

2、可控硅由關(guān)斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通必須同時(shí)具備兩個(gè)條件:(1〕受正向陽(yáng)極電壓;(2)受正向門(mén)極電壓。

3、可控硅導(dǎo)通后,當(dāng)陽(yáng)極電流小干維持電流In時(shí).可控硅關(guān)斷。

4、可控硅的特性主要是:1.陽(yáng)極伏安特性曲線,2.門(mén)極伏安特性區(qū)。

5、應(yīng)在額定參數(shù)范圍內(nèi)使用可控硅。選擇可控硅主要確定兩個(gè)參致:

電流

1、額定通態(tài)電流(IT)即最大穩(wěn)定工作電流,俗稱(chēng)電流。常用可控硅的IT一般為一安到幾十安。

2、反向重復(fù)峰值電壓(VRRM)或斷態(tài)重復(fù)峰值電壓(VDRM),俗稱(chēng)耐壓。常用可控硅的VRRM/VDRM一般為幾百伏到一千伏。

3、控制極觸發(fā)電流(IGT),俗稱(chēng)觸發(fā)電流。常用可控硅的IGT一般為幾微安到幾十毫安。

4、在規(guī)定環(huán)境溫度和散熱條件下,允許通過(guò)陰極和陽(yáng)極的電流平均值。

常用可控硅的封裝形式有TO-92、TO-126、TO-202AB、TO-220、TO-220ABC、TO-3P、SOT-89、TO-251、TO-252、SOT-23、SOT23-3L等

普通晶閘管最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二極管換成晶閘管,就可以構(gòu)成可控整流電路。以最簡(jiǎn)單的單相半波可控整流電路為例,在正弦交流電壓U2的正半周期間,如果VS的控制極沒(méi)有輸入觸發(fā)脈沖Ug,VS仍然不能導(dǎo)通,只有在U2處于正半周,在控制極外加觸發(fā)脈沖Ug時(shí),晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。畫(huà)出它的波形(c)及(d),只有在觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)時(shí),負(fù)載RL上才有電壓UL輸出。Ug到來(lái)得早,晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就早;Ug到來(lái)得晚,晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就晚。通過(guò)改變控制極上觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)的時(shí)間,就可以調(diào)節(jié)負(fù)載上輸出電壓的平均值UL。在電工技術(shù)中,常把交流電的半個(gè)周期定為180°,稱(chēng)為電角度。這樣,在U2的每個(gè)正半周,從零值開(kāi)始到觸發(fā)脈沖到來(lái)瞬間所經(jīng)歷的電角度稱(chēng)為控制角α;在每個(gè)正半周內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的電角度叫導(dǎo)通角θ。很明顯,α和θ都是用來(lái)表示晶閘管在承受正向電壓的半個(gè)周期的導(dǎo)通或阻斷范圍的。通過(guò)改變控制角α或?qū)�通角�?改變負(fù)載上脈沖直流電壓的平均值UL,實(shí)現(xiàn)了可控整流。

1、小功率塑封雙向可控硅通常用作聲光控?zé)艄庀到y(tǒng)。額定電流:IA小于2A。

2、大;中功率塑封和鐵封可控硅通常用作功率型可控調(diào)壓電路。像可調(diào)壓輸出直流電源等等。

3、大功率高頻可控硅通常用作工業(yè)中;高頻熔煉爐等。

可控硅從外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三種,螺旋式的應(yīng)用較多�？煽毓栌腥齻�(gè)電極——-陽(yáng)極(A)陰極(C)和控制極(G)。它有管芯是P型導(dǎo)體和N型導(dǎo)體交迭組成的四層結(jié)構(gòu),共有三個(gè)PN結(jié)。可控硅和只有一個(gè)PN結(jié)的硅整流二極度管在結(jié)構(gòu)上迥然不同�？煽毓璧乃膶咏Y(jié)構(gòu)和控制極的引用,為其發(fā)揮"以小控大"的優(yōu)異控制特性奠定了基礎(chǔ)。在應(yīng)用可控硅時(shí),只要在控制極加上很小的電流或電壓,就能控制很大的陽(yáng)極電流或電壓。電流容量達(dá)幾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。

電壓測(cè)方法

可控硅為什么其有"以小控大"的可控性呢?下面我們用圖表-27來(lái)簡(jiǎn)單分析可控硅的工作原理。

首先,可以把從陰極向上數(shù)的第一、二、三層看面是一只NPN型號(hào)晶體管,而二、三四層組成另一只PNP型晶體管。其中第二、第三層為兩管交迭共用。當(dāng)在陽(yáng)極和陰極之間加上一個(gè)正向電壓Ea,又在控制極G和陰極C之間(相當(dāng)BG1的基一射間)輸入一個(gè)正的觸發(fā)信號(hào),BG1將產(chǎn)生基極電流Ib1,經(jīng)放大,BG1將有一個(gè)放大了β1倍的集電極電流IC1。因?yàn)锽G1集電極與BG2基極相連,IC1又是BG2的基極電流Ib2。BG2又把比Ib2(Ib1)放大了β2的集電極電流IC2送回BG1的基極放大。如此循環(huán)放大,直到BG1、BG2完全導(dǎo)通。實(shí)際這一過(guò)程是"一觸即發(fā)"的過(guò)程,對(duì)可控硅來(lái)說(shuō),觸發(fā)信號(hào)加入控制極,可控硅立即導(dǎo)通。導(dǎo)通的時(shí)間主要決定于可控硅的性能。

可控硅一經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通后,由于循環(huán)反饋的原因,流入BG1基極的電流已不只是初始的Ib1,而是經(jīng)過(guò)BG1、BG2放大后的電流(β1*β2*Ib1)這一電流遠(yuǎn)大于Ib1,足以保持BG1的持續(xù)導(dǎo)通。此時(shí)觸發(fā)信號(hào)即使消失,可控硅仍保持導(dǎo)通狀態(tài)只有斷開(kāi)電源Ea或降低Ea,使BG1、BG2中的集電極電流小于維持導(dǎo)通的最小值時(shí),可控硅方可關(guān)斷。當(dāng)然,如果Ea極性反接,BG1、BG2由于受到反向電壓作用將處于截止?fàn)顟B(tài)。這時(shí),即使輸入觸發(fā)信號(hào),可控硅也不能工作。反過(guò)來(lái),Ea接成正向,而觸動(dòng)發(fā)信號(hào)是負(fù)的,可控硅也不能導(dǎo)通。另外,如果不加觸發(fā)信號(hào),而正向陽(yáng)極電壓大到超過(guò)一定值時(shí),可控硅也會(huì)導(dǎo)通,但已屬于非正常工作情況了。

可控硅這種通過(guò)觸發(fā)信號(hào)(小的觸發(fā)電流)來(lái)控制導(dǎo)通(可控硅中通過(guò)大電流)的可控特性,正是它區(qū)別于普通硅整流二極管的重要特征。

普通可控硅的三個(gè)電極可以用萬(wàn)用表歐姆擋R×100擋位來(lái)測(cè)。大家知道,晶閘管G、K之間是一個(gè)PN結(jié)(a),相當(dāng)于一個(gè)二極管,G為正極、K為負(fù)極,所以,按照測(cè)試二極管的方法,找出三個(gè)極中的兩個(gè)極,測(cè)它的正、反向電阻,電阻小時(shí),萬(wàn)用表黑表筆接的是控制極G,可以用剛才演示用的示教板電路。接通電源開(kāi)關(guān)S,按一下按鈕開(kāi)關(guān)SB,燈泡發(fā)光就是好的,不發(fā)光就是壞的。

測(cè)量方法

鑒別可控硅三個(gè)極的方法很簡(jiǎn)單,根據(jù)P-N結(jié)的原理,只要用萬(wàn)用表測(cè)量一下三個(gè)極之間的電阻值就可以。

陽(yáng)極與陰極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上,陽(yáng)極和控制極之間的正向和反向電阻在幾百千歐以上(它們之間有兩個(gè)P-N結(jié),而且方向相反,因此陽(yáng)極和控制極正反向都不通)。

控制極與陰極之間是一個(gè)P-N結(jié),因此它的正向電阻大約在幾歐-幾百歐的范圍,反向電阻比正向電阻要大。可是控制極二極管特性是不太理想的,反向不是完全呈阻斷狀態(tài)的,可以有比較大的電流通過(guò),因此,有時(shí)測(cè)得控制極反向電阻比較小,并不能說(shuō)明控制極特性不好。另外,在測(cè)量控制極正反向電阻時(shí),萬(wàn)用表應(yīng)放在R*10或R*1擋,防止電壓過(guò)高控制極反向擊穿。

若測(cè)得元件陰陽(yáng)極正反向已短路,或陽(yáng)極與控制極短路,或控制極與陰極反向短路,或控制極與陰極斷路,說(shuō)明元件已損壞。

可控硅是可控硅整流元件的簡(jiǎn)稱(chēng),是一種具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件。實(shí)際上,可控硅的功用不僅是整流,它還可以用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)以快速接通或切斷電路,實(shí)現(xiàn)將直流電變成交流電的逆變,將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電,等等。可控硅和其它半導(dǎo)體器件一樣,其有體積小、效率高、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。它的出現(xiàn),使半導(dǎo)體技術(shù)從弱電領(lǐng)域進(jìn)入了強(qiáng)電領(lǐng)域,成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、軍事科研以至商業(yè)、民用電器等方面爭(zhēng)相采用的元件。

主要廠家品牌:ST,NXP/PHILIPS,NEC,ON/MOTOROLA,RENESAS/MITSUBISHI,LITTELFUSE/TECCOR,TOSHIBA,JX ,SANREX,SANKEN ,SEMIKRON ,EUPEC,IR,JBL等。

IT(AV)——通態(tài)平均電流

VRRM——反向重復(fù)峰值電壓IDRM——斷態(tài)重復(fù)峰值電流

ITSM——通態(tài)一個(gè)周波不重復(fù)浪涌電流

VTM——通態(tài)峰值電壓

IGT——門(mén)極觸發(fā)電流

VGT——門(mén)極觸發(fā)電壓

IH——維持電流

dv/dt——斷態(tài)電壓臨界上升率

di/dt——通態(tài)電流臨界上升率

Rthjc——結(jié)殼熱阻

ⅥSO——模塊絕緣電壓

Tjm——額定結(jié)溫

VDRM——通態(tài)重復(fù)峰值電壓

IRRM——反向重復(fù)峰值電流

IF(AV)——正向平均電流

PGM——門(mén)極峰值功率

PG————門(mén)極平均功率

1、柵極上的噪聲電平

在有電噪聲的環(huán)境中,如果柵極上的噪聲電壓超過(guò)VGT,并有足夠的柵電流激發(fā)可控硅(晶閘管)內(nèi)部的正反饋,則也會(huì)被觸發(fā)導(dǎo)通。

應(yīng)用安裝時(shí),首先要使柵極外的連線盡可能短。當(dāng)連線不能很短時(shí),可用絞線或屏蔽線來(lái)減小干擾的侵入。在然后G與MT1之間加一個(gè)1KΩ的電阻來(lái)降低其靈敏度,也可以再并聯(lián)一個(gè)100nf的電容,來(lái)濾掉高頻噪聲。

2、關(guān)于轉(zhuǎn)換電壓變化率

當(dāng)驅(qū)動(dòng)一個(gè)大的電感性負(fù)載時(shí),在負(fù)載電壓和電流間有一個(gè)很大的相移。當(dāng)負(fù)載電流過(guò)零時(shí),雙向可控硅(晶閘管)開(kāi)始換向,但由于相移的關(guān)系,電壓將不會(huì)是零。所以要求可控硅(晶閘管)要迅速關(guān)斷這個(gè)電壓。如果這時(shí)換向電壓的變化超過(guò)允許值時(shí),就沒(méi)有足夠的時(shí)間使結(jié)間的電荷釋放掉,而被迫使雙向可控硅(晶閘管)回到導(dǎo)通狀態(tài)。

為了克服上述問(wèn)題,可以在端子MT1和MT2之間加一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)來(lái)限制電壓的變化,以防止誤觸發(fā)。一般,電阻取100R,電容取100nF。值得注意的是此電阻不能省掉。

3、關(guān)于轉(zhuǎn)換電流變化率

當(dāng)負(fù)載電流增大,電源頻率的增高或電源為非正弦波時(shí),會(huì)使轉(zhuǎn)換電流變化率變高,這種情況最易在感性負(fù)載的情況下發(fā)生,很容易導(dǎo)致器件的損壞。此時(shí)可以在負(fù)載回路中串聯(lián)一只幾毫亨的空氣電感。

4、關(guān)于可控硅(晶閘管)開(kāi)路電壓變化率DVD/DT

在處于截止?fàn)顟B(tài)的雙向可控硅(晶閘管)兩端加一個(gè)小于它的VDFM的高速變化的電壓時(shí),內(nèi)部電容的電流會(huì)產(chǎn)生足夠的柵電流來(lái)使可控硅(晶閘管)導(dǎo)通。這在高溫下尤為嚴(yán)重,在這種情況下可以在MT1和MT2間加一個(gè)RC緩沖電路來(lái)限制VD/DT,或可采用高速可控硅(晶閘管)。

5、關(guān)于連續(xù)峰值開(kāi)路電壓VDRM

在電源不正常的情況下,可控硅(晶閘管)兩端的電壓會(huì)超過(guò)連續(xù)峰值開(kāi)路電壓VDRM的最大值,此時(shí)可控硅(晶閘管)的漏電流增大并擊穿導(dǎo)通。如果負(fù)載能允許很大的浪涌電流,那么硅片上局部的電流密度就很高,使這一小部分先導(dǎo)通。導(dǎo)致芯片燒毀或損壞。另外白熾燈,容性負(fù)載或短路保護(hù)電路會(huì)產(chǎn)生較高的浪涌電流,這時(shí)可外加濾波器和鉗位電路來(lái)防止尖峰(毛刺)電壓加到雙向可控硅(晶閘管)上。