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可控硅是一种大功率电器元件,也称晶闸管。它具有体积小、、寿命长等优点。在自动控制系统中,可作为大功率驱动器件,实现用小功率控件控制大功率设备。它在交直流电机调速系统、调功系统及随动系统中得到了广泛的应用。
可控硅的作用 :
可控硅是可控硅整流元件的简称,是一种具有三个PN 结的四层结构的大功率半导体器件。实际上,可控硅的功用不仅是整流,它还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路,实现将直流电变成交流电的逆变,将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电,等等。可控硅和其它半导体器件一样,其有体积小、、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现,使半导体技术从弱电领域进入了强电领域,成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。
可控硅使用的10条要知道的规则:
1、为了导通闸流管(或双向可控硅),有门极电流≧IGT ,直至负载电流达到≧IL 。这条件满足,并按可能遇到的低温度考虑;
2、要断开(切换)闸流管(或双向可控硅),负载电流 间,使能回复至截止状态。在可能的高运行温度下满足上述条件;
3、设计双向可控硅触发电路时,只要有可能,就要避开3+象限(WT2-,+);
4、为减少杂波吸收,门极连线长度降至低。返回线直接连至MT1(或阴极)。若用硬线,用螺旋双线或屏蔽线。门极和MT1 间加电阻1kΩ或更小。高频旁路电容和门极间串接电阻。另一解决办法,选用H 系列低灵敏度双向可控硅;
5、若dVD/dt 或dVCOM/dt 可能引起问题,在MT1 和MT2 间加入RC 缓冲电路。若高dICOM/dt 可能引起问题,加入一几mH 的电感和负载串联。另一种解决办法,采用Hi-Com 双向可控硅;
6、假如双向可控硅的VDRM 在严重的、异常的电源瞬间过程中有可能被超出,采用下列措施之一:
负载上串联电感量为几μH 的不饱和电感,以限制dIT/dt;
用MOV 跨接于电源,并在电源侧增加滤波电路;
7、选用好的门极触发电路,避开3+象限工况,可以较大限度提高双向可控硅的dIT/dt 承受能力;
8、若双向可控硅的dIT/dt 有可能被超出,负载上串联一个几μH 的无铁芯电感或负温度系数的热敏电阻。另一种解决办法:对电阻性负载采用零电压导通;
9、器件固定到散热器时,避免让双向可控硅受到应力。固定,然后焊接引线。不要把铆钉芯轴放在器件接口片一侧;
10、为了长期可靠工作,应Rth j-a 足够低,维持Tj 不Tjmax ,其值相应于可能的较高环境温度。
可控硅又叫晶闸管。自从20世纪50年代问世以来已经发展成了一个大的家族,它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管,等等。今天大家使用的是单向晶闸管,也就是人们常说的普通晶闸管,它是由四层半导体材料组成的,有三个PN结,对外有三个电极:层P型半导体引出的电极叫阳极A,第三层P型半导体引出的电极叫控制极G,第四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号可以看到,它和二极管一样是一种单方向导电的器件,关键是多了一个控制极G,这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。
可控硅的主要工作特性:
为了能够直观地认识可控硅的工作特性,大家先看这块示教板(图)。可控硅VS与小灯泡EL串联起来,通过开关S接在直流电源上。注意阳极A是接电源的正极,阴极K接电源的负极,控制极G通过按钮开关SB接在3V直流电源的正极(这里使用的是KP5型可控硅,若采用KP1型,应接在1.5V直流电源的正极)。可控硅与电源的这种连接方式叫做正向连接,也就是说,给可控硅阳极和控制极所加的都是正向电压。现在我们合上电源开关S,小灯泡不亮,说明可控硅没有导通;再按一下按钮开关SB,给控制极输入一个触发电压,小灯泡亮了,说明可控硅导通了。这个演示实验给了我们什么启发呢;
这个实验告诉我们,要使可控硅导通,一是在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压,二是在它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压。可控硅导通后,松开按钮开关,去掉触发电压,仍然维持导通状态。
可控硅的特点: 是“一触即发”。但是,如果阳极或控制极外加的是反向电压,可控硅就不能导通。控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使可控硅导通,却不能使它关断。那么,用什么方法才能使导通的可控硅关断呢?使导通的可控硅关断,可以断开阳极电源(图中的开关S)或使阳极电流小于维持导通的小值(称为维持电流)。如果可控硅阳极和阴极之间外加的是交流电压或脉动直流电压,那么,在电压过零时,可控硅会自行关断。
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