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可控硅整流器.介绍,工作和在电力电子中的应用

可控硅整流器
可控硅整流器

术语可控硅代表可控硅整流器,是最重要的成员之一晶闸管系列. 它比其他晶闸管更受欢迎双向可控硅,SCS,迪亚克等等,有些人甚至把“晶闸管”和“可控硅”这两个词互换使用。所以下次当有人说“晶闸管”时,他们指的是可控硅。

可控硅由硅构成,最常用于将交流电流转换为直流电流(整流),因此得名可控硅整流器. 它们还用于其他应用,如功率调节、逆变等。SCR具有处理高值电流和电压的能力,因此在大多数工业应用中使用。

可控硅

可控硅的象征

可控硅的符号将与二极管此外,;它有一个门终端,如下所示。SCR是一种单向装置,允许向一个方向流动的电流从另一个方向反对它。可控硅有三个端子,即阳极(A),阴极(K)和栅极(G),它可以通过控制偏置条件或栅极输入来开启或关闭。

可控硅的象征

再次晶闸管的象征和SCR符号相同。现在我们知道了如何在电路图中表示SCR/晶闸管,让我们看看SCR建设和工作更多地了解它。

可控硅的建设

SCR是一种四层半导体器件,形成NPNP或PNPN结构,最终形成三个结J1、J2和J3。在SCR的三个端子中,阳极为正极,位于P层,阴极为负极,位于SCR的N层,栅极充当SCR的控制端子。这个可控硅建设如下图所示。

可控硅建设

放置两个电极的外层P和N层将被重掺杂,中层P和N层将被轻掺杂,栅端将连接到中间的P层。scr由三种不同类型构成,平面型、台面型和压包型。

可控硅是如何工作的

了解可控硅工作原理我们必须研究它的不同运作方式。根据施加电压的极性和提供给SCR的栅极脉冲,它可以在三种不同模式下工作,例如

  • 向前阻塞模式
  • 正向传导模式
  • 反向阻塞模式

现在,让我们来理解晶闸管工作通过查看每个运行模式有电路图。

向前阻塞模式

在这种工作模式下,正电压加到阳极,负电压加到阴极,不会有任何脉冲加到栅极上,它将保持在开放状态。一旦施加电压,结J1和J3将是正向偏置,结J2将是反向偏置。由于J2反向偏置,耗尽区宽度增大,成为导通障碍,因此只有少量电流从J1流向J3。

可控硅正向闭锁方式

当施加在SCR上的电压增加时,如果达到可控硅的击穿电压,由于雪崩击穿,J2节点耗尽。一旦雪崩击穿发生时,电流将开始流过可控硅。在这种工作模式下,可控硅是正向偏置的,但是,不会有任何电流流动。

正向传导模式

正向导通模式是可控硅将处于ON状态并将导电的唯一模式。我们可以用两种不同的方法使可控硅导电,一种是我们可以增加应用正向偏置电压超过击穿电压或者我们可以在栅极端子上施加一个正电压。

可控硅正向导电方式

当我们增加阳极和阴极之间施加的正向偏置电压时,由于雪崩击穿,结J2将耗尽,SCR将开始导电。我们无法对所有应用程序执行此操作,这种激活SCR的方法最终将降低可控硅的使用寿命

如果您想将SCR用于低压应用,可以向SCR的栅极施加正电压。施加的正电压将有助于SCR进入导通状态。在此操作模式下,SCR将在正向偏压下工作,电流将流经SCR。

反向阻塞模式

在反向阻断模式下,正极电压施加到阴极(-),负极电压施加到阳极(+),不会有任何脉冲施加到栅极,它将保持开路状态。在此操作模式下,接头J1和J3将反向偏置,接头J2将正向偏置。由于接头J1和J3反向偏置,因此不会有任何电流流过SCR。虽然会有由于载流子漂移而产生的泄漏电流很小在正向偏置结J2中,仅接通SCR是不够的。

可控硅反向阻塞方式

六、可控硅的特性

SCR的VI特征通过在三个不同区域(即正向阻断区域、正向导通区域和反向阻断区域)中操作SCR获得

可控硅的伏安特性

当SCR在以下位置运行时:反向阻断方式,在可控硅的反向方向会有小的泄漏电流流过,在图中称为反向泄漏电流,反向泄漏电流位于图的负象限。

现在,如果在阳极上施加正电压,在阴极上施加负电压,SCR将在前向阻塞模式一个小的泄漏电流将沿正方向流过SCR,因此曲线开始上升到图形正象限中的某个水平,称为正向泄漏电流。

一旦图形达到称为击穿电压的特定电压水平,或者如果向SCR施加栅极电流Ig,则SCR移动到传导模式大量的电流开始流过可控硅。的电流表示为正向传导VI曲线.所施加的栅极电流分别为Ig1、Ig2和Ig3,所施加的栅极电流越高,可控硅进入Ig3 > Ig2 > Ig1导通状态的速度越快。

SCR应用

从转换器电路到控制电路,SCR的应用范围非常广泛。不可能讨论所有的问题晶闸管应用,但基本上,它们是用来控制设备上的电流或电压。例如,让我们考虑一个例子,其中可控硅用于控制电机的速度。

SCR应用

以上可控硅电路图显示了使用可控硅控制直流电机速度的安排。电机将有两个绕组即励磁绕组和电枢绕组. 通过控制给电枢绕组的电流,我们可以控制直流电机的速度。电机的电枢绕组通过变压器和两个并联的SCR连接到交流电源。

在交流电源的正半周期内,SCR1是正向偏置的并开始传导,如果门脉冲施加,电枢绕组的电流将流过SCR1。同样的,在交流电源的负半周期,SCR2是正向偏置的并且SCR1将反向偏置,因此SCR1进入关闭状态,当栅极脉冲应用于SCR2时,它开始导通。通过改变各SCR门的触发脉冲,我们将能够控制直流电机的输入,从而控制电机的速度。

不同类型的SCR和软件包

有很多类型的可控硅基于规范和应用。我们已经讨论过这个问题流行的SCR像BT151,2P4M、TYN608等等。可控硅在不同类型的包中可用,可以用于不同类型的应用。scr在以下包中可用不同类型的SCR和软件包

离散塑料:离散塑料封装是一种众所周知的SCR类型,它有三个引脚连接到塑料覆盖的半导体材料上。这些SCR为平面型结构,与其他组件相比,它们是最便宜的SCR类型。它们最多可供使用25A和1000V应用,它们可以很容易地安装在任何类型的电路与大量其他元件。

塑料模块:塑料模块具有离散塑料封装的类似功能,它还包含多个设备,可在电流范围可达100A.使用这些模块将给一个电路一个更好的整理,因为他们可以安装到板与螺栓散热器到电路板。

螺柱底座:螺柱底座装置将采用螺纹底座,具有低热阻和易于安装的双重优势。它们在当前的5个范围内可用150一个和全范围的电压。它唯一的缺点是不能轻易地与散热器隔离

平的基础:扁平底座与螺柱底座SCR具有相同的特点,另外的优点是它们通过一层薄薄的绝缘层与散热器隔离。它们的电流范围在10到400A之间。

新闻组:压力包SCR用于高电流应用200A或以上和应用程序超过1200V的更高电压. SCR结构和电极封装在陶瓷外壳内,在阳极和阴极之间提供所需的隔离。两个表面均夹紧在散热器上;因此,它们提供更好的电接触电阻和最小的热阻。

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