晶閘管的作用及特點

　　晶體閘流管（Thyristor）又稱作可控硅整流器，曾被簡稱為可控硅；1957年美國通用電器公司開發(fā)出世界上第一晶閘管產(chǎn)品，并于1958年使其商業(yè)化。晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，它有三個極：陽極，陰極和門極；晶閘管工作條件為：加正向電壓且門極有觸發(fā)電流；其派生器件有：快速晶閘管，雙向晶閘管，逆導(dǎo)晶閘管，光控晶閘管等。它是一種大功率開關(guān)型半導(dǎo)體器件，在電路中用文字符號為“V”、“VT”表示（舊標(biāo)準(zhǔn)中用字母“SCR”表示）。晶閘管具有硅整流器件的特性，能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。

　　工作原理編輯 播報晶閘管T在工作過程中，它的陽極A和陰極K與電源和負(fù)載連接，組成晶閘管的主電路，晶閘管的門極G和陰極K與控制晶閘管的裝置連接，組成晶閘管的控制電路。

　　特點

　　晶閘管的陽極電壓與陽極電流的關(guān)系，稱為晶閘管的伏安特性，如圖所示。晶閘管的陽極與陰極間加上正向電壓時，在晶閘管控制極開路(Ig=0)情況下，開始元件中有很小的電流(稱為正向漏電流)流過，晶閘管陽極與陰極間表現(xiàn)出很大的電阻，處于截止?fàn)顟B(tài)(稱為正向阻斷狀態(tài))，簡稱斷態(tài)。當(dāng)陽極電壓上升到某一數(shù)值時，晶閘管突然由阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)通狀態(tài)，簡稱通態(tài)。陽極這時的電壓稱為斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓(UDSM)，或稱正向轉(zhuǎn)折電壓(UBO)。導(dǎo)通后，元件中流過較大的電流，其值主要由限流電阻(使用時由負(fù)載)決定。在減小陽極電源電壓或增加負(fù)載電阻時，陽極電流隨之減小，當(dāng)陽極電流小于維持電流IH時，晶閘管便從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)化為阻斷狀態(tài)。由圖可看出，當(dāng)晶閘管控制極流過正向電流Ig時，晶閘管的正向轉(zhuǎn)折電壓降低， Ig越大，轉(zhuǎn)折電壓越小，當(dāng)Ig足夠大時，晶閘管正向轉(zhuǎn)折電壓很小，一加上正向陽極電壓，晶閘管就導(dǎo)通。實際規(guī)定，當(dāng)晶閘管元件陽極與陰極之間加上6V直流電壓時，能使元件導(dǎo)通的控制極最小電流(電壓)稱為觸發(fā)電流(電壓)。在晶閘管陽極與陰極間加上反向電壓時，開始晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)，只有很小的反向漏電流流過。當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值時，反向漏電流急劇增大，這時，所對應(yīng)的電壓稱為反向不重復(fù)峰值電壓(URSM)，或稱反向轉(zhuǎn)折(擊穿)電壓(UBR)。可見，晶閘管的反向伏安特性與二極管反向特性類似。

　　作用

　　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、逆變、電機調(diào)速、電機勵磁、無觸點開關(guān)及自動控制等方面。現(xiàn)在我畫一個最簡單的單相半波可控整流電路〔圖4(a）〕。在正弦交流電壓U2的正半周期間，如果VS的控制極沒有輸入觸發(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，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。現(xiàn)在，畫出它的波形圖〔圖4(c）及（d）〕，可以看到，只有在觸發(fā)脈沖Ug到來時，負(fù)載RL上才有電壓UL輸出（波形圖上陰影部分）。Ug到來得早，晶閘管導(dǎo)通的時間就早；Ug到來得晚，晶閘管導(dǎo)通的時間就晚。通過改變控制極上觸發(fā)脈沖Ug到來的時間，就可以調(diào)節(jié)負(fù)載上輸出電壓的平均值UL（陰影部分的面積大小）。在電工技術(shù)中，常把交流電的半個周期定為180°，稱為電角度。這樣，在U2的每個正半周，從零值開始到觸發(fā)脈沖到來瞬間所經(jīng)歷的電角度稱為控制角α；在每個正半周內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的電角度叫導(dǎo)通角θ。很明顯，α和θ都是用來表示晶閘管在承受正向電壓的半個周期的導(dǎo)通或阻斷范圍的。通過改變控制角α或?qū)ń铅龋淖冐?fù)載上脈沖直流電壓的平均值UL，實現(xiàn)了可控整流。