可控硅,是可控硅整流元件的簡稱,是一種具有三個PN結的四層結構的大功率半導體器件,亦稱為晶閘管。具有體積小、結構相對簡單、功能強等特點,是比較常用的半導體器件之一。
可控硅導通條件:一是可控硅陽極與陰極間必須加正向電壓,二是控制極也要加正向電壓。以上兩個條件 單向可控硅的工作原理圖[1]必須同時具備,可控硅才會處于導通狀態(tài)。另外,可控硅一旦導通后,即使降低控制極電壓或去掉控制極電壓,可控硅仍然導通??煽毓桕P斷條件:降低或去掉加在可控硅陽極至陰極之間的正向電壓,使陽極電流小于最小維持電流以下。
單向可控硅:
可控硅(SCR: Silicon Controlled Rectifier)是可控硅整流器的簡稱??煽毓栌袉蜗?、雙向、可關斷和光控幾種類型它具有體積小、重量輕、效率高、壽命長、控制方便等優(yōu)點,被廣泛用于可控整流、調(diào)壓、逆變以及無觸點開關等各種自動控制和大功率的電能轉換的場合。
單向可控硅是一種可控整流電子元件,能在外部控制信號作用下由關斷變?yōu)閷?,但一旦導通,外部信號就無法使其關斷,只能靠去除負載或降低其兩端電壓使其關斷。單向可控硅是由三個PN結PNPN組成的四層三端半導體器件與具有一個PN結的二極管相比,單向可控硅正向?qū)ㄊ芸刂茦O電流控制;與具有兩個PN結的三極管相比,差別在于可控硅對控制極電流沒有放大作用。
雙向可控硅:
可控硅具有兩個方向輪流導通、關斷的特性。雙向可控硅實質(zhì)上是兩個反并聯(lián)的單向可控硅,是由NPNPN五層半導體形成四個PN結構成、有三個電極的半導體器件。由于主電極的構造是對稱的(都從N層引出),所以它的電極不像單向可控硅那樣分別叫陽極和陰極,而是把與控制極相近的叫做第一電極A1,另一個叫做第二電極A2。雙向可控硅的主要缺點是承受電壓上升率的能力較低。這是因為雙向可控硅在一個方向?qū)ńY束時,硅片在各層中的載流子還沒有回到截止狀態(tài)的位置,必須采取相應的保護措施。雙向可控硅元件主要用于交流控制電路,如溫度控制、燈光控制、防爆交流開關以及直流電機調(diào)速和換向等電路。
二者比較
單向可控硅和雙向可控硅,都是三個電極。單向可控硅有陰極(K)、陽極(A)、控制極(G)。雙向可控硅等效于兩只單項可控硅反向并聯(lián)而成。即其中一只單向硅陽極與另一只陰極相邊連,其引出端稱T1極,其中一只單向硅陰極與另一只陽極相連,其引出端稱T2極,剩下則為控制極(G)。
單、雙向可控硅的判別
先任測兩個極,若正、反測指針均不動(R×1擋),可能是A、K或G、A極(對單向可控硅)也可能是T2、T1或T2、G極(對雙向可控硅)。若其中有一次測量指示為幾十至幾百歐,則必為單向可控硅。且紅筆所接為K極,黑筆接的為G極,剩下即為A極。若正、反向測批示均為幾十至幾百歐,則必為雙向可控硅。再將旋鈕撥至R×1或R×10擋復測,其中必有一次阻值稍大,則稍大的一次紅筆接的為G極,黑筆所接為T1極,余下是T2極。
性能的差別
將旋鈕撥至R×1擋,對于1~6A單向可控硅,紅筆接K極,黑筆同時接通G、A極,在保持黑筆不脫離A極狀態(tài)下斷開G極,指針應指示幾十歐至一百歐,此時可控硅已被觸發(fā),且觸發(fā)電壓低(或觸發(fā)電流?。?。然后瞬時斷開A極再接通,指針應退回∞位置,則表明可控硅良好。
對于1~6A雙向可控硅,紅筆接T1極,黑筆同時接G、T2極,在保證黑筆不脫離T2極的前提下斷開G極,指針應指示為幾十至一百多歐(視可控硅電流大小、廠家不同而異)。然后將兩筆對調(diào),重復上述步驟測一次,指針指示還要比上一次稍大十幾至幾十歐,則表明可控硅良好,且觸發(fā)電壓(或電流)小。
若保持接通A極或T2極時斷開G極,指針立即退回∞位置,則說明可控硅觸發(fā)電流太大或損壞??砂磮D2方法進一步測量,對于單向可控硅,閉合開關K,燈應發(fā)亮,斷開K燈仍不息滅,否則說明可控硅損壞。
對于雙向可控硅,閉合開關K,燈應發(fā)亮,斷開K,燈應不息滅。然后將電池反接,重復上述步驟,均應是同一結果,才說明是好的。否則說明該器件已損壞。
模塊測試
?。?)晶閘管(可控硅)外形及原理、符號圖
圖2、雙向可控硅原理與符號
單、雙向可控硅雖然在結構和原理上稍有不同,但測試方法是一樣的,而且大功率模塊,為單向可控硅。對可控硅模塊,完全可以在線檢修其好壞。
?。?)測試方法
圖3 可控硅測試連線示意圖
可控硅的導通管壓降約為1V,觸發(fā)電壓一般在1~4V以內(nèi),因而可將恒壓源空載電壓調(diào)至10V以下,如6V,恒定電流根據(jù)所測試器件的功率而定,對于功率模塊,可送入3A左右的電流。
將紅夾子接可控硅的陽極,黑夾子接陰極,用導線短接一下A、G極,此時顯示可控硅導通電壓降和導通電流值。注意,測量塑封小功率可控硅時,可送入百毫安級電流,測試時間不要太長,以免過熱燒毀。測試大功率模塊時,可送入較大測試電流。
若出現(xiàn)不能觸發(fā),或?qū)▔航堤蟮默F(xiàn)象,說明可控硅性能變差或損壞。
測量雙向可控硅的方法,連線方式是一樣的。