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可控硅符號與性能介紹

2009年12月10日 16:45 ttokpm.com 作者:佚名 用戶評論(0
關(guān)鍵字:可控硅(69948)
可控硅符號與性能介紹

  可控硅符號:

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  可控硅也稱作晶閘管,它是由PNPN四層半導(dǎo)體構(gòu)成的元件,有三個電極,陽極A,陰極K和控制極G。
可控硅在電路中能夠?qū)崿F(xiàn)交流電的無觸點(diǎn)控制,以小電流控制大電流,并且不象繼電器那樣控制時有火花產(chǎn)生,而且動作快、壽命長、可靠性好。在調(diào)速、調(diào)光、調(diào)壓、調(diào)溫以及其他各種控制電路中都有它的身影。
  可控硅分為單向的和雙向的,符號也不同。單向可控硅有三個PN結(jié),由最外層的P極和N極引出兩個電極,分別稱為陽極和陰極,由中間的P極引出一個控制極。
單向可控硅有其獨(dú)特的特性:當(dāng)陽極接反向電壓,或者陽極接正向電壓但控制極不加電壓時,它都不導(dǎo)通,而陽極和控制極同時接正向電壓時,它就會變成導(dǎo)通狀態(tài)。一旦導(dǎo)通,控制電壓便失去了對它的控制作用,不論有沒有控制電壓,也不論控制電壓的極性如何,將一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。要想關(guān)斷,只有把陽極電壓降低到某一臨界值或者反向。
  雙向可控硅的引腳多數(shù)是按T1、T2、G的順序從左至右排列(電極引腳向下,面對有字符的一面時)。加在控制極G上的觸發(fā)脈沖的大小或時間改變時,就能改變其導(dǎo)通電流的大小。
與單向可控硅的區(qū)別是,雙向可控硅G極上觸發(fā)脈沖的極性改變時,其導(dǎo)通方向就隨著極性的變化而改變,從 而能夠控制交流電負(fù)載。而單向可控硅經(jīng)觸發(fā)后只能從陽極向陰極單方向?qū)?,所以可控硅有單雙向之分。
  電子制作中常用可控硅,單向的有MCR-100等,雙向的有TLC336等。
  這是TLC336的樣子:  

 二、向強(qiáng)電沖擊的先鋒—可控硅

  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。實(shí)際上,可控硅的功用不僅是整流,它還可以用作無觸點(diǎn)開關(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??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(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)、民用電器等方面爭相采用的元件。
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   1. 可控硅的結(jié)構(gòu)和特性

  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。
  可控硅有三個電極——陽極(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PN 結(jié)。
  可控硅和只有一個PN 結(jié)的硅整流二極度管在結(jié)構(gòu)上迥然不同。可控硅的四層結(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,只要在控制極加上很小的電流或電壓,就能控制很大的陽極電流或電壓。目前已能制造出電流容量達(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。
  可控硅為什么其有“以小控大”的可控性呢?
  首先,我們可以把從陰極向上數(shù)的第一、二、三層看面是一只NPN 型號晶體管,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)在陽極和陰極之間加上一個正向電壓Ea ,又在控制極G和陰極C之間(相當(dāng)BG1 的基一射間)輸入一個正的觸發(fā)信號,BG1 將產(chǎn)生基極電流Ib1 ,經(jīng)放大,BG1 將有一個放大了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)際這一過程是“一觸即發(fā)”的過程,對可控硅來說,觸發(fā)信號加入控制極,可控硅立即導(dǎo)通。導(dǎo)通的時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。此時觸發(fā)信號即使消失,可控硅仍保持導(dǎo)通狀態(tài)只有斷開電源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,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,即使輸入觸發(fā)信號,可控硅也不能工作。反過來,Ea 接成正向,而觸動發(fā)信號是負(fù)的,可控硅也不能導(dǎo)通。另外,如果不加觸發(fā)信號,而正向陽極電壓大到超過一定值時,可控硅也會導(dǎo)通,但已屬于非正常工作情況了。
可控硅這種通過觸發(fā)信號(小的觸發(fā)電流)來控制導(dǎo)通(可控硅中通過大電流)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。

2. 可控硅的主要參數(shù)

  可控硅的主要參數(shù)有:
  (1) 額定通態(tài)平均電流IT在一定條件下,陽極---陰極間可以連續(xù)通過的50赫茲正弦半波電流的平均值。
  (2) 正向阻斷峰值電壓VPF 在控制極開路未加觸發(fā)信號,陽極正向電壓還未超過導(dǎo)能電壓時,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螂妷悍逯?,不能超過手冊給出的這個參數(shù)值。
  (3) 反向陰斷峰值電壓VPR當(dāng)可控硅加反向電壓,處于反向關(guān)斷狀態(tài)時,可以重復(fù)加在可控硅兩端的反向峰值電壓。使用時,不能超過手冊給出的這個參數(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,陽極——陰極間加有一定電壓時,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)通所必需的最小陽極正向電流。
  近年來,許多新型可控硅元件相繼問世,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)信號控制兩個方向?qū)ǖ碾p向可控硅,可以用正觸發(fā)信號使其導(dǎo)通,用負(fù)觸發(fā)信號使其關(guān)斷的可控硅等等。

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