晶闸管可控硅的应用

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1、什么是晶闸管可控硅的应用来源:中国节能产业网时间：2009-8-1116:00:52一、可控硅的概念和结构？晶闸管又叫可控硅。自从20世纪50年代问世以來已经发展成了一个大的家族，它的主要成员有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管，等等。今天大家使用的是单向晶闸管，也就是人们常说的普通晶闸管，它是由四层半导体材料组成的，有三个PN结，对外有三个电极（图2（a））:第一层P型半导体引出的电极叫阳极A,第三层P型半导体引出的电极叫控制极G,笫四层N型半导体引出的电极叫阴极K。从晶闸管的电路符号（图2（b））可以看到，它和二极管一样是

2、-种单方向导电的器件，关键是多了一个控制极G,这就使它具有与二极管完全不同的工作特性。二、晶闸管的主要工作特性为了能够直观地认识晶闸管的工作特性，大家先看这块示教板（图3）。晶闸管VS与小灯泡EL串联起來，通过开关S接在直流电源上。注意阳极A是接电源的正极，阴极K接电源的负极，控制极G通过按钮开关SB接在3V直流电源的正极（这里使用的是KP5型晶闸管，若采用KP1型，应接在1.5V直流电源的正极）。晶闸管与电源的这种连接方式叫做正向连接，也就是说，给晶闸管阳极和控制极所加的都是正向电压。现在我们合上电源开关S,小灯泡不亮，说明晶闸管没有导通；再按一下按钮开关SB,

3、给控制极输入一个触发电压，小灯泡亮了，说明晶闸管导通了。这个演示实验给了我们什么启发呢？这个实验告诉我们，耍使晶闸管导通，一是在它的阳极A打阴极K之间外加止向电压，二是在它的控制极G与阴极KZ间输入一个正向触发电压。晶闸管导通后，松开按钮开关，去掉触发电压，仍然维持导通状态。晶闸管的特点：是“一触即发"。但是，如果阳极或控制极外加的是反向电压，晶闸管就不能导通。控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通，却不能使它关断。那么，用什么方法才能使导通的晶闸管关断呢?使导通的晶闸管关断，可以断开阳极电源（图3屮的开关S）或使阳极电流小于维持导通的最小值（称为维持电流

4、）。如果晶闸管阳极和阴极Z间外加的是交流电压或脉动直流电压，那么，在电压过零时，晶闸管会自行关断。三、用万用表可以区分晶闸管的三个电极吗?怎样测试晶闸管的好坏呢？普通晶闸管的三个电极可以用万用表欧姆挡RxlOO挡位来测。大家知道，晶闸管G、KZ间是一个PN结（图2（a））,相当于一个二极管，G为正极、K为负极，所以，按照测试二极管的方法，找出三个极中的两个极，测它的止、反向电阻，电阻小时，万用表黑表笔接的是控制极G,红表笔接的是阴极K,剩下的一个就是阳极ATo测试晶闸管的好坏，可以用刚才演示用的示教板电路（图3）。接通电源开关S,按一下按钮开关SB,灯泡发光就是好

5、的，不发光就是坏的四、晶闸管在电路中的主要用途是什么？普通晶闸管最基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二极管整流电路属于不可控整流电路。如果把二极管换成品闸管，就可以构成可控整流电路。现在我画一个最简单的单相半波可控整流电路（图4（a））。在正弦交流电压U2的正半周期间，如果VS的控制极没有输入触发脉冲Ug,VS仍然不能导通，只有在U2处于正半周，在控制极外加触发脉冲Ug时，晶闸管被触发导通。现在，画出它的波形图（图4（c）及（d））,可以看到，只有在触发脉冲Ug到来时，负载RL上才有电压UL输出（波形图上阴影部分）。Ug到来得早，晶闸管导通的时间就早；Ug到来得晚

6、，晶闸管导通的时间就晚。通过改变控制极上触发脉冲Ug到来的时间，就可以调节负载上输出电压的平均值UL（阴影部分的面积大小）。在电工技术中，常把交流电的半个周期定为180%称为电角度。这样，在U2的每个止半周，从零值开始到触发脉冲到来瞬间所经历的电角度称为控制角a；在每个正半周内晶闸管导通的电角度叫导通角氐很明显，a和B都是用來表示晶闸管在承受正向电压的半个周期的导通或阻断范围的。通过改变控制角a或导通角0,改变负载上脉冲直流电压的平均值UL,实现了可控整流。五、在桥式整流电路中，把二极管都换成晶闸管是不是就成了可控整流电路了呢？在桥式整流电路中，只需耍把两个二极管

7、换成晶闸管就能构成全波可控整流电路了。现在画出电路图和波形图（图5）,就能看明口了。六、晶闸管控制极所需的触发脉冲是怎么产生的呢？晶闸管触发电路的形式很多，常用的冇阻容移相桥触发电路、单结晶体管触发电路、晶体三极管触发电路、利用小晶闸管触发大晶闸管的触发电路，等等。今天大家制作的调压器，采用的是单结晶体管触发电路。七、什么是单结晶体管?它有什么特殊性能呢？单结晶体管乂叫双基极二极管，是由一个PN结和三个电极构成的半导体器件(图6)。我们先画出它的结构示意图(图7(a))o在一块N型硅片两端，制作两个电极，分别叫做第一基极B1和第二基极B2；硅片的另一侧靠近B2处制

8、作了一个P