晶閘管陽極與陰極間表現(xiàn)出很大的電阻,處于截止?fàn)顟B(tài)(稱為正向阻斷狀態(tài)),簡稱斷態(tài)。當(dāng)陽極電壓上升到某一數(shù)值時,晶閘管突然由阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)通狀態(tài),簡稱通態(tài)。陽極這時的電壓稱為斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓(UDSM),或稱正向轉(zhuǎn)折電壓(UBO)。導(dǎo)通后,元件中流過較大的電流,其值主要由限流電阻(使用時由負(fù)載)決定。在減小陽極電源電壓或增加負(fù)載電阻時,陽極電流隨之減小,當(dāng)陽極電流小于維持電流IH時,晶閘管便從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)化為阻斷狀態(tài)。由圖可看出,當(dāng)晶閘管控制極流過正向電流Ig時,晶閘管的正向轉(zhuǎn)折電壓降低,Ig越大,轉(zhuǎn)折電壓越小,當(dāng)Ig足夠大時,晶閘管正向轉(zhuǎn)折電壓很小,一加上正向陽極電壓,晶閘管就導(dǎo)通。實(shí)際規(guī)定,當(dāng)晶閘管元件陽極與陰極之間加上6V直流電壓時,能使元件導(dǎo)通的控制極**小電流(電壓)稱為觸發(fā)電流(電壓)。在晶閘管陽極與陰極間加上反向電壓時,開始晶閘管處于反向阻斷狀態(tài),只有很小的反向漏電流流過。當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值時,反向漏電流急劇增大,這時,所對應(yīng)的電壓稱為反向不重復(fù)峰值電壓(URSM),或稱反向轉(zhuǎn)折(擊穿)電壓(UBR)??梢姡чl管的反向伏安特性與二極管反向特性類似。晶閘管晶閘管的開通和關(guān)斷的動態(tài)過程的物理過程較為復(fù)雜。晶閘管按其引腳和極性可分為二極晶閘管、三極晶閘管和四極晶閘管。江西常見WESTCODE西瑪晶閘管/二極管
Ia與Il成正比,即當(dāng)光電二極管的光電流增大時,光控晶閘管的輸出電流也相應(yīng)增大,同時Il的增大,使BGl、BG2的電流放大系數(shù)a1、a2也增大。當(dāng)al與a2之和接近l時,光控晶閘管的Ia達(dá)到**大,即完全導(dǎo)通。能使光控晶閘管導(dǎo)通的**小光照度,稱其為導(dǎo)通光照度。光控晶閘管與普通晶閘管一樣,一經(jīng)觸發(fā),即成通導(dǎo)狀態(tài)。只要有足夠強(qiáng)度的光源照射一下管子的受光窗口,它就立即成為通導(dǎo)狀態(tài),而后即使撤離光源也能維持導(dǎo)通,除非加在陽極和陰極之間的電壓為零或反相,才能關(guān)閉。3.光控晶閘管的特性為了使光控晶閘管能在微弱的光照下觸發(fā)導(dǎo)通,因此必須使光控晶閘管在極小的控制電流下能可靠地導(dǎo)通。這樣光控晶閘管受到了高溫和耐壓的限制,在目前的條件下,不可能與普通晶閘管一樣做成大功率的。光控晶閘管除了觸發(fā)信號不同以外,其它特性基本與普通晶閘管是相同的,因此在使用時可按照普通晶閘管選擇,只要注意它是光控這個特點(diǎn)就行了。光控晶閘管對光源的波長有一定的要求,即有選擇性。波長在——,都是光控晶閘管較為理想的光源。使用注意事項(xiàng)/晶閘管編輯選用可控硅的額定電壓時,應(yīng)參考實(shí)際工作條件下的峰值電壓的大小,并留出一定的余量。1、選用可控硅的額定電流時。江西常見WESTCODE西瑪晶閘管/二極管普通晶閘管是一種半可控大功率半導(dǎo)體器件,出現(xiàn)于70年代。
[1]維持電流I:是指晶閘管維持導(dǎo)通所必需的**小電流,一般為幾十到幾百毫安。IH與結(jié)溫有關(guān),結(jié)溫越高,則I越小。擎住電流I:是晶閘管剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并移除觸發(fā)信號后,能維持導(dǎo)通所需的**小電流。對同一晶閘管來說,通常I約為I的2~4倍。[1]浪涌電流I:浪涌電流是指由于電路異常情況引起的使結(jié)溫超過額定結(jié)溫的不重復(fù)性**大正向過載電流。斷態(tài)電壓臨界上升率du/dt:是指在額定結(jié)溫、門極開路的情況下,不能使晶閘管從斷態(tài)到通態(tài)轉(zhuǎn)換的外加電壓**大上升率。通態(tài)電流臨界上升率di/dt:指在規(guī)定條件下,晶閘管能承受的**大通態(tài)電流上升率。如果di/dt過大,在晶閘管剛開通時會有很大的電流集中在門極附近的小區(qū)域內(nèi),從而造成局部過熱而使晶閘管損壞。[1]觸發(fā)技術(shù)晶閘管觸發(fā)電路的作用是產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖,使得晶閘管在需要時正常開通。晶閘管觸發(fā)電路必須滿足以下幾點(diǎn)要求:①觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)足夠?qū)捠沟镁чl管可靠導(dǎo)通;②觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度,對一些溫度較低的場合,脈沖電流的幅度應(yīng)增大為器件**大觸發(fā)電流的3~5倍,脈沖的陡度也需要增加,一般需達(dá)1~2A/μs;③所提供的觸發(fā)脈沖應(yīng)不超過晶閘管門極的電壓、電流和功率定額。
采用電子線路進(jìn)行保護(hù)等。目前常用的是在回路中接入吸收能量的元件,使能量得以消散,常稱之為吸收回路或緩沖電路。(4)阻容吸收回路通常過電壓均具有相對較高的頻率,因此我們常用電容可以作為企業(yè)吸收作用元件,為防止出現(xiàn)振蕩,常加阻尼電阻,構(gòu)成阻容吸收回路。阻容吸收回路可接在控制電路的交流側(cè)、直流側(cè),或并接在晶閘管的陽極與陰極保護(hù)之間。吸收進(jìn)行電路設(shè)計(jì)好方法選用無感電容,接線應(yīng)盡量短。(5)吸收電路由硒堆和變?nèi)萜鞯确蔷€性元件組成上述阻容吸收回路的時間常數(shù)RC是固定的,有時對時間短、峰值高、能量大的過電壓來不及放電,抑制過電壓的效果較差。因此,一般在變流裝置的進(jìn)出線端還并有硒堆或壓敏電阻等非線性元件。硒堆的特點(diǎn)是其動作電壓與溫度有關(guān),溫度越低耐壓越高;另外是硒堆具有自恢復(fù)特性,能多次使用,當(dāng)過電壓動作后硒基片上的灼傷孔被溶化的硒重新覆蓋,又重新恢復(fù)其工作特性。壓敏電阻是以氧化鋅為基體的金屬氧化物非線性電阻,其結(jié)構(gòu)為兩個電極,電極之間填充的粒徑為10~50μm的不規(guī)則的ZNO微結(jié)晶,結(jié)晶粒間是厚約1μm的氧化鉍粒界層。這個粒界層在正常電壓下呈高阻狀態(tài),只有很小的漏電流,其值小于100μA。當(dāng)加上電壓時。晶閘管在導(dǎo)通情況下,只要有一定的正向陽極電壓,不論門極電壓如何,即晶閘管導(dǎo)通后,門極失去作用。
人們在制造工藝和結(jié)構(gòu)上采取了一些改進(jìn)措施,做出了能適應(yīng)于高頻應(yīng)用的晶閘管,我們將它稱為快速晶閘管。它具有以下幾個特點(diǎn)。一、關(guān)斷時間(toff)短導(dǎo)通的晶閘管,當(dāng)切斷正向電流時。并不能馬上“關(guān)斷”,這時如立即加上正向電壓,它還會繼續(xù)導(dǎo)通。從切斷正向電流直到控制極恢復(fù)控制能力需要的時間,叫做關(guān)斷時間。用t0仟表示。晶閘管的關(guān)斷過程,實(shí)際上是儲存載流子的消失過程。為了加速這種消失過程,制造快速晶閘管時采用了摻金工藝,把金摻到硅中減少基區(qū)少數(shù)載流子的壽命。硅中摻金量越多,t0仟越小,但摻金量過多會影響元件的其它性能。二、導(dǎo)通速度快.能耐較高的電流上升率(dI/dt)控制極觸發(fā)導(dǎo)通的晶閘管??偸窃诳拷刂茦O的陰極區(qū)域首先導(dǎo)通,然后逐漸向外擴(kuò)展,直到整個面積導(dǎo)通。大面積的晶閘管需要50~100微秒以上才能***積導(dǎo)通。初始導(dǎo)通面積小時,必須限制初始電流的上升速度,否則將發(fā)生局部過熱現(xiàn)象,影響元件的性能,甚至燒壞。高頻工作時這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重。為此,仿造了集成電路的方法,在晶閘管同一硅片上做出一個放大觸發(fā)信號用的小晶閘管??刂茦O觸發(fā)小晶閘管后,小晶閘管的初始導(dǎo)通電流將橫向經(jīng)過硅片流向主晶閘管陰極,觸發(fā)主晶閘管。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。江西常見WESTCODE西瑪晶閘管/二極管
大功率晶閘管多采用金屬殼封裝,而中、小功率晶閘管則多采用塑封或陶瓷封裝。江西常見WESTCODE西瑪晶閘管/二極管
所以一旦可控硅導(dǎo)通后,即使控制極G的電流消失了,可控硅仍然能夠維持導(dǎo)通狀態(tài),由于觸發(fā)信號只起觸發(fā)作用,沒有關(guān)斷功能,所以這種可控硅是不可關(guān)斷的。由于他只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài),所以晶閘管具有開關(guān)特性,這也就是晶閘管的作用。晶閘管在工作過程中,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。晶閘管為半控型電力電子器件,它的工作條件如下:1.晶閘管承受反向陽極電壓時,不管門極承受何種電壓,晶閘管都處于反向阻斷狀態(tài)。2.晶閘管承受正向陽極電壓時,在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。這時晶閘管處于正向?qū)顟B(tài),這就是晶閘管的閘流特性,即可控特性。3.晶閘管在導(dǎo)通情況下,只要有一定的正向陽極電壓,不論門極電壓如何,晶閘管保持導(dǎo)通,即晶閘管導(dǎo)通后,門極失去作用。門極只起觸發(fā)作用。4.晶閘管在導(dǎo)通情況下,當(dāng)主回路電壓(或電流)減小到接近于零時,晶閘管關(guān)斷。4全控型晶閘管的工作條件:1.晶閘管承受反向陽極電壓時,不管門極承受何種電壓,晶閘管都處于反向阻斷狀態(tài)。2.晶閘管承受正向陽極電壓時,在門極承受正向電壓。江西常見WESTCODE西瑪晶閘管/二極管