可控矽(Silicon Controlled Recfier) 簡稱SCR,是一種大功率電器元件,也稱晶閘管。它具有體積小、效率高、壽命長等優點。在自動控制系統中,可作為大功率驅動器件,實現用小功率控件控制大功率設備。它在交直流電機調速系統、調功系統及随動系統中得到了廣泛的應用。
可控矽分單向可控矽和雙向可控矽兩種。雙向可控矽也叫三端雙向可控矽,簡稱TRIAC。雙向可控矽在結構上相當于兩個單向可控矽反向連接,這種可控矽具有雙向導通功能。其通斷狀态由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖(或負脈沖)可使其正向(或反向)導通。這種裝置的優點是控制電路簡單,沒有反向耐壓問題,因此特别适合做交流無觸點開關使用。
工作原理
可控矽是P1N1P2N2四層三端結構元件,共有三個PN結,分析原理時,可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成,其等效圖解如右圖所示。雙向可控矽:雙向可控矽是一種矽可控整流器件,也稱作雙向晶閘管。這種器件在電路中能夠實現交流電的無觸點控制,以小電流控制大電流,具有無火花、動作快、壽命長、可靠性高以及簡化電路結構等優點。從外表上看,雙向可控矽和普通可控矽很相似,也有三個電極。
但是,它除了其中一個電極G仍叫做控制極外,另外兩個電極通常卻不再叫做陽極和陰極,而統稱為主電極Tl和T2。它的符号也和普通可控矽不同,是把兩個可控矽反接在一起畫成的,如圖2所示。它的型号,在我國一般用“3CTS”或“KS”表示;國外的資料也有用“TRIAC”來表示的。雙向可控矽的規格、型号、外形以及電極引腳排列依生産廠家不同而有所不同,但其電極引腳多數是按T1、T2、G的顧序從左至右排列(觀察時,電極引腳向下,面對标有字符的一面)。
晶閘管晶閘管(Thyristor)是晶體閘流管的簡稱,又被稱做可控矽整流器,以前被簡稱為可控矽;1957年美國通用電氣公司開發出世界上第一款晶閘管産品,并于1958年将其商業化;晶閘管是PNPN四層半導體結構,它有三個極:陽極,陰極和控制極; 晶閘管具有矽整流器件的特性,能在高電壓、大電流條件下工作,且其工作過程可以控制、被廣泛應用于可控整流、交流調壓、無觸點電子開關、逆變及變頻等電子電路中。
工作原理
晶閘管在工作過程中,它的陽極(A)和陰極(K)與電源和負載連接,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态。
2. 晶閘管承受正向陽極電壓時,僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導通。這時晶閘管處于正向導通狀态,這就是晶閘管的閘流特性,即可控特性。
3. 晶閘管在導通情況下,隻要有一定的正向陽極電壓,不論門極電壓如何,晶閘管保持導通,即晶閘管導通後,門極失去作用。門極隻起觸發作用。
4. 晶閘管在導通情況下,當主回路電壓(或電流)減小到接近于零時,晶閘管關斷。
可控矽與晶閘管的區别
晶閘管(THYRISTOR)又名可控矽,屬于功率器件領域,是一種功率半導體開關元件,可控矽是其簡稱,按其工作特性,可控矽可分為單向可控矽(SCR)、雙向可控矽(TRIAC)。可控矽也稱作晶閘管,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。可控矽在電路中能夠實現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産生,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。可控矽分為單向的和雙向的,符号也不同。
單向可控矽有三個PN結,由最外層的P極和N極引出兩個電極,分别稱為陽極和陰極,由中間的P極引出一個控制極。單向可控矽有其獨特的特性: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,它就會變成導通狀态。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,将一直處于導通狀态。要想關斷,隻有把陽極電壓降低到某一臨界值或者反向。
雙向可控矽的引腳多數是按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。與單向可控矽的區别是,雙向可控矽G極上觸發脈沖的極性改變時,其導通方向就随着極性的變化而改變,從而能夠控制交流電負載。而單向可控矽經觸發後隻能從陽極向陰極單方向導通,所以可控矽有單雙向之分。電子制作中常用可控矽,單向的有MCR-100等,雙向的有TLC336等雙向可控矽按象限來分,又分為四象三端雙向可控矽、三象限雙向可控矽;按封裝分:
分為一般半塑封裝,外絕緣式全塑封裝;按觸發電流來分:分為微觸型、高靈敏度型、标準觸發型;按電壓分:常規電壓品種、高壓品種。可控矽産品由于它在電路應用中的效率高、控制特性好、壽命長、體積小、功能強等優點,自上個世紀六十長代以來,獲得了迅猛發展,并已形成了一門獨立的學科。“晶閘管交流技術”。可控矽發展到今天,在工藝上已經非常成熟,品質更好,成品率大幅提高,并向高壓大電流發展。
可控矽在應用電路中的作用體現在:可控整流:如同二極管整流一樣,将交流整流為直流,并且在交流電壓不變的情況下,有效地控制直流輸出電壓的大小即可控整流,實現交流→可變直流之轉變;無觸點功率靜态開關(固态開關):
作為功率開關元件,可控矽可以代替接觸器、繼電器用于開關頻率很高的場合。因此可控矽元件被廣泛應用于各種電子設備和電子産品的電路中,多作可控整流、逆變、變頻、調壓、無觸點開關等用途。家用電器中的調光燈、調速風扇、冷暖空調器、熱水器、電視、冰箱、洗衣機、照相機、音響組合、聲控電路、定時控制器、感應燈、聖誕燈控制器、自動門電路、以及玩具裝置、電動工具産品、無線電遙控電路、攝像機等工業控制領域等都大量使用了可控矽器件。在這些應用電路中,可控矽元件多用來作可控整流、逆變、變頻、調壓、無觸點開關等。
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