可控硅原理_工作過程_可控硅檢測方法與經(jīng)驗

　　可控硅是可控硅整流元件的簡稱，是一種具有三個PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件，一般由兩晶閘管反向連接而成。它的功用不僅是整流，還可以用作無觸點開關(guān)以快速接通或切斷電路，實現(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?？煽毓韬推渌雽?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。它的出現(xiàn)，使半導(dǎo)體技術(shù)從弱電領(lǐng)域進入了強電領(lǐng)域，成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、軍事科研以至商業(yè)、民用電器等方面爭相采用的元件。

　　工作過程

　　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

　　雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)與符號見圖2。它屬于NPNPN五層器件，三個電極分別是T1、T2、G。因該器件可以雙向?qū)?，故除門極G以外的兩個電極統(tǒng)稱為主端子，用T1、T2。表示，不再劃分成陽極或陰極。其特點是，當(dāng)G極和T2極相對于T1，的電壓均為正時，T2是陽極，T1是陰極。反之，當(dāng)G極和T2極相對于T1的電壓均為負(fù)時，T1變成陽極，T2為陰極。雙向晶閘管的伏安特性見圖3，由于正、反向特性曲線具有對稱性，所以它可在任何一個方向?qū)ā?/p>

　　從晶閘管的內(nèi)部分析工作過程：

　　晶閘管是四層三端器件，它有J1、J2、J3三個PN結(jié)圖一，可以把它中間的NP分成兩部分，構(gòu)成一個PNP型三極管和一個NPN型三極管的復(fù)合管圖二。

　　當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓時，為使晶閘管導(dǎo)通，必須使承受反向電壓的PN結(jié)J2失去阻擋作用。圖2中每個晶體管的集電極電流同時就是另一個晶體管的基極電流。因此，兩個互相復(fù)合的晶體管電路，當(dāng)有足夠的門極電流Ig流入時，就會形成強烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導(dǎo)通，晶體管飽和導(dǎo)通。

　　設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流相應(yīng)為Ic1和Ic2；發(fā)射極電流相應(yīng)為Ia和Ik；電流放大系數(shù)相應(yīng)為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，設(shè)流過J2結(jié)的反相漏電電流為Ic0，

　　晶閘管的陽極電流等于兩管的集電極電流和漏電流的總和：

　　Ia=Ic1+Ic2+Ic0 或Ia=a1Ia+a2Ik+Ic0

　　若門極電流為Ig，則晶閘管陰極電流為Ik=Ia+Ig

　　從而可以得出晶閘管陽極電流為：I=（Ic0+Iga2）/（1-（a1+a2）） （1—1）

　　硅PNP管和硅NPN管相應(yīng)的電流放大系數(shù)a1和a2隨其發(fā)射極電流的改變而急劇變化如圖三所示。

　　當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓，而門極未受電壓的情況下，式（1—1）中，Ig=0，（a1+a2）很小，故晶閘管的陽極電流Ia≈Ic0 晶閘關(guān)處于正向阻斷狀態(tài)。當(dāng)晶閘管在正向陽極電壓下，從門極G流入電流Ig，由于足夠大的Ig流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)，從而提高起點流放大系數(shù)a2，產(chǎn)生足夠大的極電極電流Ic2流過PNP管的發(fā)射結(jié)，并提高了PNP管的電流放大系數(shù)a1，產(chǎn)生更大的極電極電流Ic1流經(jīng)NPN管的發(fā)射結(jié)。這樣強烈的正反饋過程迅速進行。從圖3，當(dāng)a1和a2隨發(fā)射極電流增加而（a1+a2）≈1時，式（1—1）中的分母1-（a1+a2）≈0，因此提高了晶閘管的陽極電流Ia.這時，流過晶閘管的電流完全由主回路的電壓和回路電阻決定。晶閘管已處于正向?qū)顟B(tài)。

　　式（1—1）中，在晶閘管導(dǎo)通后，1-（a1+a2）≈0，即使此時門極電流Ig=0，晶閘管仍能保持原來的陽極電流Ia而繼續(xù)導(dǎo)通。晶閘管在導(dǎo)通后，門極已失去作用。

　　在晶閘管導(dǎo)通后，如果不斷的減小電源電壓或增大回路電阻，使陽極電流Ia減小到維持電流IH以下時，由于a1和a1迅速下降，當(dāng)1-（a1+a2）≈0時，晶閘管恢復(fù)阻斷狀態(tài)。

　　可控硅檢測方法與經(jīng)驗

　　只有當(dāng)單向可控硅陽極A與陰極K之間加有正向電壓，同時控制極G與陰極間加上所需的正向觸發(fā)電壓時，方可被觸發(fā)導(dǎo)通。此時A、K間呈低阻導(dǎo)通狀態(tài)，陽極A與陰極K間壓降約1V。單向可控硅導(dǎo)通后，控制器G即使失去觸發(fā)電壓，只要陽極A和陰極K之間仍保持正向電壓，單向可控硅繼續(xù)處于低阻導(dǎo)通狀態(tài)。只有把陽極A電壓拆除或陽極A、陰極K間電壓極性發(fā)生改變（交流過零）時，單向可控硅才由低阻導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為高阻截止?fàn)顟B(tài)。單向可控硅一旦截止，即使陽極A和陰極K間又重新加上正向電壓，仍需在控制極G和陰極K間有重新加上正向觸發(fā)電壓方可導(dǎo)通。單向可控硅的導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)相當(dāng)于開關(guān)的閉合與斷開狀態(tài)，用它可制成無觸點開關(guān)。

　　雙向可控硅第一陽極A1與第二陽極A2間，無論所加電壓極性是正向還是反向，只要控制極G和第一陽極A1間加有正負(fù)極性不同的觸發(fā)電壓，就可觸發(fā)導(dǎo)通呈低阻狀態(tài)。此時A1、A2間壓降也約為1V。雙向可控硅一旦導(dǎo)通，即使失去觸發(fā)電壓，也能繼續(xù)保持導(dǎo)通狀態(tài)。只有當(dāng)?shù)谝魂枠OA1、第二陽極A2電流減小，小于維持電流或A1、A2間當(dāng)電壓極性改變且沒有觸發(fā)電壓時，雙向可控硅才截斷，此時只有重新加觸發(fā)電壓方可導(dǎo)通。

　　2. 單向可控硅的檢測。

　　萬用表選電阻R*1Ω擋，用紅、黑兩表筆分別測任意兩引腳間正反向電阻直至找出讀數(shù)為數(shù)十歐姆的一對引腳，此時黑表筆的引腳為控制極G，紅表筆的引腳為陰極K，另一空腳為陽極A。此時將黑表筆接已判斷了的陽極A，紅表筆仍接陰極K。此時萬用表指針應(yīng)不動。用短線瞬間短接陽極A和控制極G，此時萬用表電阻擋指針應(yīng)向右偏轉(zhuǎn)，阻值讀數(shù)為10歐姆左右。如陽極A接黑表筆，陰極K接紅表筆時，萬用表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明該單向可控硅已擊穿損壞。

　　3. 雙向可控硅的檢測。

　　用萬用表電阻R*1Ω擋，用紅、黑兩表筆分別測任意兩引腳間正反向電阻，結(jié)果其中兩組讀數(shù)為無窮大。若一組為數(shù)十歐姆時，該組紅、黑表所接的兩引腳為第一陽極A1和控制極G，另一空腳即為第二陽極A2。確定A1、G極后，再仔細(xì)測量A1、G極間正、反向電阻，讀數(shù)相對較小的那次測量的黑表筆所接的引腳為第一陽極A1，紅表筆所接引腳為控制極G。將黑表筆接已確定的第二陽極A2，紅表筆接第一陽極A1，此時萬用表指針不應(yīng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，阻值為無窮大。再用短接線將A2、G極瞬間短接，給G極加上正向觸發(fā)電壓，A2、A1間阻值約10歐姆左右。隨后斷開A2、G間短接線，萬用表讀數(shù)應(yīng)保持10歐姆左右。互換紅、黑表筆接線，紅表筆接第二陽極A2，黑表筆接第一陽極A1。同樣萬用表指針應(yīng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，阻值為無窮大。用短接線將A2、G極間再次瞬間短接，給G極加上負(fù)的觸發(fā)電壓，A1、A2間的阻值也是10歐姆左右。隨后斷開A2、G極間短接線，萬用表讀數(shù)應(yīng)不變，保持在10歐姆左右。符合以上規(guī)律，說明被測雙向可控硅未損壞且三個引腳極性判斷正確。

　　檢測較大功率可控硅時，需要在萬用表黑筆中串接一節(jié)1.5V干電池，以提高觸發(fā)電壓。

　　晶閘管（可控硅）的管腳判別 晶閘管管腳的判別可用下述方法： 先用萬用表R*1K擋測量三腳之間的阻值，阻值小的兩腳分別為控制極和陰極，所剩的一腳為陽極。再將萬用表置于R*10K擋，用手指捏住陽極和另一腳，且不讓兩腳接觸，黑表筆接陽極，紅表筆接剩下的一腳，如表針向右擺動，說明紅表筆所接為陰極，不擺動則為控制極。