直流电源设计工程师详解单向晶闸管基础知识
2017-12-7 15:42:53 点击：
晶闸管是直流电源电子元件的一种，它能在高电压、大电流的条件下工作，旧称可控硅，是一种“以小控大”的功率电流型器件。生活中常见的晶闸管类型多样，主要有单向晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、可关断晶闸管、快速晶闸管、光控晶闸管等。在未加说明的情况下，通常晶闸管或可控硅指的是单向晶闸管，且应用较多的是单向晶闸管和双向晶闸管。今天小编将主要对单向晶闸管的一些常识进行详细地解说。
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单向晶闸管
单向晶闸管，简称SCR，常见的单向晶闸管在可控整流、交流调压、逆变器和开关电源电路中广泛应用，其外形结构和等效电路如图1、图2所示.
单向晶闸管三个电极，分别为阳极(A)、阴极(K)和控制极又称门极(G)。由图1可见，它是一种PNPN四层半导体器件，其中控制极是从P型硅层上引出，供触发晶闸管用。晶闸管一旦导通，即使撤掉正向触发信号，仍能维护通态。欲使晶闸管关断，必须使正向电流低于维持电流，或施以反向电压强迫其关断。普通晶闸管的工作频率一般在400 Hz以下，随着频率的升高，功耗将增大，器件会发热。快速晶闸管一般可工作在5 kHz以上，最高达 40kHz
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单向晶闸管特性参数
表征单向晶闸管性能的参数也很多，在实际应用中，最关心的是它在阻断状态下能承受多大正向与反向电压，它在导通时能够通过多大的电流，要使它触发导通控制极需加多大的电压(电流)，要使它关断时阳极电流要减小到多少等。
1.额定通态平均电流I T(AV)
通态平均电流IT( AV)是指在规定环境温度和标准散热及全导通条件下，晶闸管所允许通过的工频正弦半波电流的最大平均值。应选用I T( av)大于电路实际工作电流的晶闸管。
2.断态正向重复峰值电压UDRM
断态正向重复峰值电压UDRM是指在控制极开路和晶闸管正向阻断的条件下，允许重复加在阳极与阴极间的最大正向电压，它反映了阻断条件下晶闸管能承受的最大正向电压。
3.反向击穿电压UBR
反向击穿电压UBR是指晶闸管在控制极开路的情况下，加在阳极与阴极间的最大反向电压，超过此值，晶闸管就会校击穿。
4.维持电流I H
维持电流I H，是指在控制极开路、规定环境温度的条件下，维持晶闸管导通所需的最小阳极电流。它是由通态到断态的临界电流，要使导通中的晶闸管关断，必须使晶闸管的正向电流小于I H。
5.控制极触发电压UG和触发电流I G
控制极触发电压UG和触发电流IG是指在规定的环境温度下，使晶闸管导通时所必需的最小控制直流电压和直流电流值。
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晶闸管的选用注意事项
晶闸管在工作过程中，它的阳极(A)和阴极(K)与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。选用晶闸管的额定电压时，应参考实际工作条件下的峰值电压的大小，并留出一定的余量。
1、选用晶闸管的额定电流时，除了考虑通过元件的平均电流外，还应注意正常工作时导通角的大小、散热通风条件等因素。在工作中还应注意管壳温度不超过相应电流下的允许值。
2、使用之前，应该用万用表检查可控硅是否良好。发现有短路或断路现象时，应立即更换。
3、严禁用兆欧表(即摇表)检查元件的绝缘情况。
4、电流为5A以上的晶闸管要装散热器，并且保证所规定的冷却条件。为保证散热器与可控硅管心接触良好，它们之间应涂上一薄层有机硅油或硅脂，以帮于良好的散热。
5、按规定对主电路中的可控硅采用过压及过流保护装置。
6、要防止可控硅控制极的正向过载和反向击穿。
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单向晶闸管
单向晶闸管，简称SCR，常见的单向晶闸管在可控整流、交流调压、逆变器和开关电源电路中广泛应用，其外形结构和等效电路如图1、图2所示.
单向晶闸管三个电极，分别为阳极(A)、阴极(K)和控制极又称门极(G)。由图1可见，它是一种PNPN四层半导体器件，其中控制极是从P型硅层上引出，供触发晶闸管用。晶闸管一旦导通，即使撤掉正向触发信号，仍能维护通态。欲使晶闸管关断，必须使正向电流低于维持电流，或施以反向电压强迫其关断。普通晶闸管的工作频率一般在400 Hz以下，随着频率的升高，功耗将增大，器件会发热。快速晶闸管一般可工作在5 kHz以上，最高达 40kHz
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单向晶闸管特性参数
表征单向晶闸管性能的参数也很多，在实际应用中，最关心的是它在阻断状态下能承受多大正向与反向电压，它在导通时能够通过多大的电流，要使它触发导通控制极需加多大的电压(电流)，要使它关断时阳极电流要减小到多少等。
1.额定通态平均电流I T(AV)
通态平均电流IT( AV)是指在规定环境温度和标准散热及全导通条件下，晶闸管所允许通过的工频正弦半波电流的最大平均值。应选用I T( av)大于电路实际工作电流的晶闸管。
2.断态正向重复峰值电压UDRM
断态正向重复峰值电压UDRM是指在控制极开路和晶闸管正向阻断的条件下，允许重复加在阳极与阴极间的最大正向电压，它反映了阻断条件下晶闸管能承受的最大正向电压。
3.反向击穿电压UBR
反向击穿电压UBR是指晶闸管在控制极开路的情况下，加在阳极与阴极间的最大反向电压，超过此值，晶闸管就会校击穿。
4.维持电流I H
维持电流I H，是指在控制极开路、规定环境温度的条件下，维持晶闸管导通所需的最小阳极电流。它是由通态到断态的临界电流，要使导通中的晶闸管关断，必须使晶闸管的正向电流小于I H。
5.控制极触发电压UG和触发电流I G
控制极触发电压UG和触发电流IG是指在规定的环境温度下，使晶闸管导通时所必需的最小控制直流电压和直流电流值。
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晶闸管的选用注意事项
晶闸管在工作过程中，它的阳极(A)和阴极(K)与电源和负载连接，组成晶闸管的主电路，晶闸管的门极G和阴极K与控制晶闸管的装置连接，组成晶闸管的控制电路。选用晶闸管的额定电压时，应参考实际工作条件下的峰值电压的大小，并留出一定的余量。
1、选用晶闸管的额定电流时，除了考虑通过元件的平均电流外，还应注意正常工作时导通角的大小、散热通风条件等因素。在工作中还应注意管壳温度不超过相应电流下的允许值。
2、使用之前，应该用万用表检查可控硅是否良好。发现有短路或断路现象时，应立即更换。
3、严禁用兆欧表(即摇表)检查元件的绝缘情况。
4、电流为5A以上的晶闸管要装散热器，并且保证所规定的冷却条件。为保证散热器与可控硅管心接触良好，它们之间应涂上一薄层有机硅油或硅脂，以帮于良好的散热。
5、按规定对主电路中的可控硅采用过压及过流保护装置。
6、要防止可控硅控制极的正向过载和反向击穿。
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