晶闸管可控硅整流可控硅整流原理

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晶闸管可控硅整流可控硅整流原理

2021-03-24 03:11:07 来源：朵拉利品网

1, 可控硅整流原理

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，一般由两晶闸管反向连接而成.它的功用不仅是整流，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、效率高、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。
可控硅原理-工作过程
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
双向晶闸管的结构与符号见图2。它属于NPNPN五层器件，三个电极分别是T1、T2、G。因该器件可以双向导通，故除门极G以外的两个电极统称为主端子，用T1、T2。表示，不再划分成阳极或阴极。其特点是，当G极和T2极相对于T1，的电压均为正时，T2是阳极，T1是阴极。反之，当G极和T2极相对于T1的电压均为负时，T1变成阳极，T2为阴极。双向晶闸管的伏安特性见图3，由于正、反向特性曲线具有对称性，所以它可在任何一个方向导通。
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结图一，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二.
当晶闸管承受正向阳极电压时，为使晶闸管导通，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，当有足够的门极电流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)
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三所示。
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。
参考：

2, 可控硅的整流电路图

我们以半波可控整流来讨论这个问题。
你因该熟悉普通的半波整流，所谓可控整流就是用可控硅替代二极管。
可控硅和二极管的差别在于：
1.即便处于正向偏压下，若控制极G与阴极K间无触发电流，则可控硅不导通；2.正向偏压下通入触发电流，则可控硅可以导通——前提是导通的电流不能小于“维持电流”；
3. 导通后即便撤掉触发电流，可控硅仍保持导通状态，直至通过阳极A和阴极K 的电流小于维持电流后可控硅才能关闭；
4.无论有无触发电流，可控硅都不会反向导通。
利用可控硅的以上特性，通过准确地控制触发可控硅导通的时间，就可以使可控硅在正弦波每个周期的非0角开启，比如当相位角达到90度再触发可控硅，则可控硅在正半周的前半部截止，后半部导通，若不考虑滤波器件，则对应的直流输出就是最大值的一半。可见改变不同的触发角（也就是同步触发的滞后时间），就可以实现“可控整流”。注意：这里的触发是连续的、与主电源完全同步的窄脉冲，调整的是这些重复频率为50周的窄脉冲前沿与主电路0相位间的滞后量。

3, 晶闸管的整流与应用

可控硅整流条件是：
单向可控硅可以使电流向一个方向流动，我们知道没经过整流的交流电有两个电流方向，在电路中串入可控硅后电流就只向一个方向流动了.跟二极管原理一样/为什么它比二极管多个脚呢！因为那个脚就向一个开关/可以让它不工作或工作.
逆变条件是：逆变也分几种就拿可控硅逆变来说，因为它具有能控制它工作状态的功能.可以用4个可控硅
配上驱动电路就能使电流双向流动，就可以把直流变交流他们是一组两只间歇性的导通。每一组进行一个方向的电流传输。两组加器来就有两个方向了。这样就变交流了
应该明白了吧

名词解释

可控硅

可控硅(Silicon Controlled Rectifier) 简称SCR,是一种大功率电器元件，也称晶闸管。它具有体积小、效率高、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。可控硅分单向可控硅和双向可控硅两种。双向可控硅也叫三端双向可控硅，简称TRIAC。双向可控硅在结构上相当于两个单向可控硅反向连接，这种可控硅具有双向导通功能。其通断状态由控制极G决定。在控制极G上加正脉冲(或负脉冲)可使其正向(或反向)导通。这种装置的优点是控制电路简单，没有反向耐压问题，因此特别适合做交流无触点开关使用。

电流

科学上把单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度，简称电流。通常用字母 I表示，它的单位是安培（安德烈·玛丽·安培，1775年—1836年，法国物理学家、化学家，在电磁作用方面的研究成就卓著，对数学和物理也有贡献。电流的国际单位安培即以其姓氏命名），简称“安”，符号 “A”，也是指电荷在导体中的定向移动。导体中的自由电荷在电场力的作用下做有规则的定向运动就形成了电流。电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电微安(μA)1A=1 000mA=1 000 000μA，电学上规定：正电荷定向流动的方向为电流方向。金属导体中电流微观表达式I=nesv,n为单位体积内自由电子数，e为电子的电荷量，s为导体横截面积，v为电荷速度。大自然有很多种承载电荷的载子，例如，导电体内可移动的电子、电解液内的离子、等离子体内的电子和离子、强子内的夸克。这些载子的移动，形成了电流。

1, 可控硅整流原理

2, 可控硅的整流电路图

3, 晶闸管的整流与应用

名词解释

可控硅

电流

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