晶閘管符號:
晶閘管,它是由pnpn四層半導體構成的元件,有三個電極,陽極a,陰極k和控制極g。
晶閘管在電路中能夠實現(xiàn)交流電的無觸點控制,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生,而且動作快、壽命長、可靠性好。在調速、調光、調壓、調溫以及其他各種控制電路中都有它的身影。
晶閘管分為單向的和雙向的,符號也不同。單向晶閘管有三個pn結,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。
單向晶閘管有其獨特的特性:當陽極接反向電壓,或者陽極接正向電壓但控制極不加電壓時,它都不導通,而陽極和控制極同時接正向電壓時,它就會變成導通狀態(tài)。一旦導通,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,將一直處于導通狀態(tài)。要想關斷,只有把陽極電壓降低到某一臨界值或者反向。
雙向晶閘管的引腳多數(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,就能改變其導通電流的大小。 與單向晶閘管的區(qū)別是,雙向晶閘管g極上觸發(fā)脈沖的極性改變時,其導通方向就隨著極性的變化而改變,從 而能夠控制交流電負載。而單向晶閘管經觸發(fā)后只能從陽極向陰極單方向導通,所以晶閘管有單雙向之分。
電子制作中常用晶閘管,單向的有mcr-100等,雙向的有tlc336等。
這是tlc336的樣子:
向強電沖擊的先鋒—晶閘管
晶閘管是晶閘管整流元件的簡稱,是一種具有三個pn 結的四層結構的大功率半導體器件。實際上,晶閘管的功用不僅是整流,它還可以用作無觸點開關以快速接通或切斷電路,實現(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。晶閘管和其它半導體器件一樣,其有體積小、效率高、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點。它的出現(xiàn),使半導體技術從弱電領域進入了強電領域,成為工業(yè)、農業(yè)、交通運輸、軍事科研以至商業(yè)、民用電器等方面爭相采用的元件。
1. 晶閘管的結構和特性
晶閘管從外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三種。螺旋式的應用較多。
晶閘管有三個電極——陽極(a)陰極(c)和控制極(g)。它有管芯是p 型導體和n 型導體交迭組成的四層結構,共有三個pn 結。
晶閘管和只有一個pn 結的硅整流二極度管在結構上迥然不同。晶閘管的四層結構和控制極的引用,為其發(fā)揮“以小控大”的優(yōu)異控制特性奠定了基礎。在應用晶閘管時,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幾百安培以至上千安培的晶閘管元件。一般把5安培以下的晶閘管叫小功率晶閘管,50安培以上的晶閘管叫大功率晶閘管。
晶閘管為什么其有“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bg1 的基一射間)輸入一個正的觸發(fā)信號,bg1 將產生基極電流ib1 ,經放大,bg1 將有一個放大了β1 倍的集電極電流ic1 。因為bg1 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 完全導通。實際這一過程是“一觸即發(fā)”的過程,對晶閘管來說,觸發(fā)信號加入控制極,晶閘管立即導通。導通的時間主要決定于晶閘管的性能。
晶閘管一經觸發(fā)導通后,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 ,而是經過bg1 、bg2 放大后的電流(β1 *β2 *ib1 )這一電流遠大于ib1 ,足以保持bg1 的持續(xù)導通。此時觸發(fā)信號即使消失,晶閘管仍保持導通狀態(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通的最小值時,晶閘管方可關斷。當然,如果ea 極性反接,bg1 、bg2 由于受到反向電壓作用將處于截止狀態(tài)。這時,即使輸入觸發(fā)信號,晶閘管也不能工作。反過來,ea 接成正向,而觸動發(fā)信號是負的,晶閘管也不能導通。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,晶閘管也會導通,但已屬于非正常工作情況了。 晶閘管這種通過觸發(fā)信號(小的觸發(fā)電流)來控制導通(晶閘管中通過大電流)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. 晶閘管的主要參數(shù)
晶閘管的主要參數(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能電壓時,可以重復加在晶閘管兩端的正向峰值電壓。晶閘管承受的正向電壓峰值,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當晶閘管加反向電壓,處于反向關斷狀態(tài)時,可以重復加在晶閘管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,晶閘管從關斷狀態(tài)轉為導通狀態(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,維持晶閘管導通所必需的最小陽極正向電流。 近年來,許多新型晶閘管元件相繼問世,如適于高頻應用的快速晶閘管,可以用正或負的觸發(fā)信號控制兩個方向導通的雙向晶閘管,可以用正觸發(fā)信號使其導通,用負觸發(fā)信號使其關斷的晶閘管等等。