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晶闸管在大功率变频技术中的应用

2013-08-16 10:09
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  1.前言

  晶闸管又叫可控硅(SCR).自从20世纪50年代问世以来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.晶闸管是一种大功率半导体器件,它的最大特点是容量大,电压高,损耗小,控制灵便.是大功率变频技术较理想器件.

  2.晶闸管的结构与工作原理

  2.1晶闸管的结构它有三个电极,螺旋那一端是阳极a的引出端,并利用它与散热器固定;另一较粗的引线为阴极k,较细的引线则为控制极g.容量更大的晶闸管一般采用平板式,可带风冷或水冷散热器,容量较小的晶闸管与大功率二极管外形相似,只是多了一个控制极.晶闸管的内部结构由PNPN四层半导体构成,中间形成三个PN结:J1,J2,J3.从下面的P1层引出阳极,从上层引出阴极,由中间的P2层引出控制极.

  晶闸管就如二极管一样,具有单向导电特性,电流只能从阳极流向阴极,当元件加以反向电压,只有极小的反向漏电流从阴极流向阳极,晶闸管处于反向阻断状态.

  晶闸管不同于二极管,还具有正向导通的可控特性.当元件加上正向电压时,元件还不能导通,呈正向阻断状态,这是二极管所不具有的.

  2.2晶闸管的工作原理

  晶闸管在工作过程中,阳极A,阴极K和电源,负载相连,组成了晶闸管的主电路,门板G,阴极K和控制装置相连,组成了晶闸管的控制电路(或称触发电路).当阳―阴极间加正向电压VAK(EA),同时控制栅极―阴极间加正向电压VGK(EG)时,就产生控制极电流IG(即IB2),经T2放大后,形成集电极电流IC2=β2*IB2,这个电流又是T1的基极电流,即,IB1=IC2同样经T1放大,产生集电极电流IC1=β1*β2*IB2,此电流又作为T2的基极电流再行放大,如此循环往复,形成正反馈过程,从而使晶闸管完全导通(电流的大小由外加电源电压和负载电阻决定)这个导通过程是在极短的时间内完成的,一般不超过几微秒,称为触发导通过程.导通后即使去掉EG,晶闸管依靠自身的正反馈作用仍然可以维持导通.并成为不可控.因此,EG只起触发导通的作用,一经触发后,EG不管存在与否,晶闸管仍将导通.

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