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有关晶闸管的基本知识汇总

晶闸管的原理是什么?晶闸管有哪些特性?
如何去挑选晶闸管呢?

回帖(1)

罗标雄

2021-10-14 11:18:27
  晶闸管又称可控硅,属于半控型器件。
  电器符号
  
  原理
  导通:阳极-阴极加正向电压,门极-阴极加合适的正向电压。
  关断:阳极电流减小到一定数值以下。(晶闸管一旦导通,门极即失去控制作用)
  特性
  在门极电流Ig1=0的情况下,逐渐加大正向阳极电压,晶闸管处于断态,只有很小的正向漏电流;增加正向阳极电压,当达到转折电压Ubo时,漏电流突然剧增,自身压降很小,晶闸管正向导通(门极电流越大,阳极电压转折点越低;正常情况下不允许把阳极电压加到Ubo来使晶闸管导通)。正常情况下,通过门极输入触发电流Ig,使晶闸管导通。逐步减小阳极电流,当电流小于维持电流Ih时,晶闸管阻断。
  晶闸管承受反向阳极电压,晶闸管阻断;电压增加到一定数值,漏电流增加较快;继续增加晶闸管击穿损坏。
  
  主要参数
  正向重复峰值电压Udrm:在门极断开和晶闸管阻断情况下,可重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。正向不重复峰值电压Udsm,Udrm=Udsm*80%。
  反向重复峰值电压Urrm:在门极断开的情况下,可重复加在晶闸管两端的反向峰值电压。反向不重复峰值电压Ursm,Urrm=Ursm*80%。
  额定电压Uvtn:Udrm和Urrm的较小值并向下取整(百伏)。
  额定电流Ivt:长期允许通过的最大工频半波电流的平均值。
  通态平均电压Uvt:额定电流时,晶闸管阳极和阴极间电压降的平均值。当晶闸管流过较大的恒定直流电流时,其通态平均电压比厂家定义值要大,约1.5V。
  维持电流Ih和擎住电流Il:门极开路时,能维持晶闸管继续导通的最小电流称为维持电流Ih;门极加上触发晶闸管导通后立即撤除触发电压,此时器件维持导通所需电流称为擎住电流Il。
  门极触发电流Igt:室温、阳极电压6V直流电压时,晶体管从阻断到完全开通所需的最小门极直流电流。
  门极触发电压Ugt:对应于门极触发电流时的电压。
  断态电压临界上升率du/dt:门极断路条件下,器件从断态转入通态的最低电压上升率。
  通态电流临界上升率di/dt:由门极触发晶闸管使其导通时,能够承受而不导致损坏的通态电流的最大上升率。
  选型
  
  额定电流原则:确定电路最大电流Ivtm,Ivt=(1.5~2)*(Ivdm/1.57)。
  额定电压原则:确定电路最大反向或反向电压Uvtm,Uvt = (2~3)*Uvtm。
  派生器件
  双向晶闸管:把一对反并联的普通晶闸管集成在同一硅片,只用一个门极触发的组合器件。G端加+/-电压,都可以导通晶闸管,但从触发灵敏度上将1+ 》 1- = 3- 》 3+。
  
  
  快速晶闸管:工作频率几十~几千Hz,开通时间1~2us,关断时间几~几十us。
  光控晶闸管:使用光信号触发晶闸管导通。
  门极驱动
  晶闸管触发主要有移相触发、过零触发和脉冲列调制触发等。对触发脉冲得要求如下:
  1.为减小门极损耗,广泛采用脉冲触发信号。
  2.触发脉冲应用足够的功率,并留有一定的余量。
  3.触发脉冲应有一定的宽度,脉冲的前沿应尽可能陡,使器件在触发导通后,阳极电流能迅速上升超过擎住电流而维持导通。对于电感性负载,由于电感会抵制电流上升,因而触发脉冲的宽度应更大一些或采用双窄脉冲;有些则需要强触发脉冲。
  4.触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步,脉冲移相范围必须满足电路要求。
  脉冲电路与晶闸管的连接方式:
  1.直接连接:主电路和触发电路采用导线直接连接。由于主电路电压较高,采用直接连接易造成操作不安全,主电路又往往干扰触发电路,所以这种连接常用在一些简单设备中。
  2.光耦合器连接:光耦合器是一种将电信号转换为光信号,又将光信号转换为电信号的半导体器件。它将发光和受光的元器件密封在同一管壳里,以光为媒介传递信号。光耦合器的发光源通常选砷化镓发光二极管,而受光部分采用硅光敏二极管及光敏晶体管。光耦合器具有可实现输入和输出间电隔离、绝缘性好、抗干扰能力强的优点,在用微机组成的触发电路中经常采用。
  3.脉冲变压器耦合连接:脉冲变压器能很好地把一次侧的脉冲信号传输到二次绕组,二次绕组与晶体管连接,主电路与控制电路具有良好的电器绝缘。
  仿真模型
  路径
  
  电路模型
  
  输入输出
  a:阳极 k:阴极 g:门极 m:测量电流和电压[Iak, Vak]
  参数
  Ron:晶闸管内电阻。当内电感设为0时,内电阻不能设为0。
  Lon:晶闸管内电感。当内电阻设为0时,内电感不能为0。
  Vf:晶闸管的正向管压降。
  Ic:晶闸管初始电流。设为非零时,内电感不能为0。
  Rs:晶闸管缓冲电阻(和缓冲电容串联,与二极管并联)。Rs为0,纯电容。
  Cs:晶闸管缓冲电容(和缓冲电容串联,与二极管并联)。Cs为inf,纯电阻。Rs为inf,Cs为0,消除缓冲。
  Il:晶闸管擎住电流。
  Tq:晶闸管关断时间。
  
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