众所周知,电阻在生活中可以说是无处不在,我们可以用电阻来打开和关闭微小的电流,并且将小电流转换为更大的电流。但是在处理更大的电流的时候,就不怎么管用了,并且还有一个缺点,就是一旦移除开关电流,它们就无法工作,这意味着它们在诸如警报器之类的设备中并没有那么有用。

晶闸管的故障与检测(简述晶闸管的工作原理)(1)

对于这些情况,晶闸管就派上用场了。

晶闸管又叫可控硅。晶闸管是可以处理耐高压、大电流的大功率器件,随着设计技术和制造技术的进步,越来越大容量化。到现在为止,,已经衍生出了单向晶闸管、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,等等主要几个类型。

晶闸管分为螺栓形和平板形两种,螺栓形这种结构更换元件很方便,用于100A以下的元件。平板形,这种结构散热效果比较好,用于200A以上的元件。晶闸管是由四层半导体构成的。图右所示为螺栓形晶闸管的内部结构,它由单晶硅薄片P1、N1、P2、N2四层半导体材料叠成,形成三个PN结。图 (b)和(c)所示分别为其示意图和表示符号。

晶闸管的故障与检测(简述晶闸管的工作原理)(2)

晶闸管为半控型电力电子器件,它的工作条件如下:

  1. 晶闸管承受反向阳极电压时,不管门极承受何种电压,晶闸管都处于反向阻断状态。

  2. 晶闸管承受正向阳极电压时,仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。这时晶闸管处于正向导通状态,这就是晶闸管的闸流特性,即可控特性。

  3. 晶闸管在导通情况下,只要有一定的正向阳极电压,不论门极电压如何,晶闸管保持导通,即晶闸管导通后,门极失去作用。门极只起触发作用。

  4. 晶闸管在导通情况下,当主回路电压(或电流)减小到接近于零时,晶闸管关断。

晶闸管的工作原理:

  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。

  (1)单向晶闸管工作原理

  单向晶闸管是PNPN闪层结构,形成三个PN结,具有阳极人、阴极K和控制极G三个外电极。单向品闸管可等效为PNP, NPN两个晶体管组成的复合管,如图4-46所示。

晶闸管的故障与检测(简述晶闸管的工作原理)(3)

  在阳极A之间加上正电压后,晶闸管并不导通。只有在控制极G加上触发电压时,VT1、VT2相继迅速导通,并且互相提供基极电流维持晶闸管导通。此时即使去掉控制极上的触发电压,晶闸管仍维持导通状态,直至所通过的电流小于晶闸管的维持电流时,晶闸管才关断。

  (2)双向晶闸管工作原理

  双向晶闸管可以等效为两个单向晶闸管反向并联,如图4-47所示。双向晶闸管可以控制双向导通,因此除控制极G外的另两个电极不再分阳极、阴极,而称之为主电极T1、T2。

晶闸管的故障与检测(简述晶闸管的工作原理)(4)

  当有触发电压加至控制极G时,双向晶闸管导通,井在触发电压消失后仍维持导通状态,电流既可从T1经过VS2流向T2,又可从T2经过VS1流向T1。当电流小于晶闸管的维持电流时晶闸管关断。

  (3)可关断晶闸管工作原理

  普通单向或双向晶闸管导通后控制极即不起作用,要关断晶闸管必须切断电源,使流过晶闸管的正向电流小于维持电流I可关断品闸管的特点是可以通过控制极关断,克服了上述缺陷。当可关断晶闸管控制极G加上正脉冲电压时晶闸管导通,当控制极G加上负脉冲电压时晶闸管关断,如图4-48所示。

晶闸管的故障与检测(简述晶闸管的工作原理)(5)

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