晶閘管是一種能在高壓大電流下工作的開關元件,其工作過程是可控的。晶閘管廣泛應用于可控整流、交流調壓、非接觸式電子開關、逆變器、變頻調速等領域,是控制大電流的典型小電流設備。1957年,通用電氣公司開發了世界上第一種晶閘管產品,并于1958年將其商業化。
晶閘管是晶閘管的簡稱,又稱晶閘管整流器,原名晶閘管;1957年,美國通用電氣公司開發出世界上第一款晶閘管產品,并于1958年實現商業化;晶閘管是PNPN四層半導體結構,具有陽極、陰極和柵極三個極;晶閘管具有硅整流裝置的特點,能在高壓大電流下工作,工作過程可控。它廣泛應用于可控整流、交流調壓、非接觸式電子開關、逆變器和變頻電路中。
晶閘管導通的條件是:在柵極處加正向電壓和觸發電流;導通器件有:快速晶閘管、雙向晶閘管、反向晶閘管、光晶閘管等,是大功率開關半導體器件。它由電路中的字母“v”和“vt”表示(舊標準中的“scr”)。
它由一個p-n-p-n四層(4層)半導體組成,中間形成三個pn結。
晶閘管工作原理
在晶閘管運行過程中,其陽極(a)和陰極(k)分別與電源和負載相連構成晶閘管主電路,晶閘管的柵極g和陰極k與晶閘管控制裝置相連構成晶閘管控制電路。晶閘管是一種半控電力電子器件。其工作條件如下:
1、當晶閘管承受反向陽極電壓時,無論柵極電壓如何,晶閘管都處于反向閉鎖狀態。
2、當晶閘管受到正陽極電壓時,只有當柵極受到正陽極電壓時,晶閘管才接通。此時,晶閘管處于正向導通狀態,這是晶閘管的晶閘管特性,可以控制。
3、當晶閘管導通時,只要有一定的正極電壓,不管門極電壓如何,晶閘管都會保持導通,即晶閘管導通后,門極將失去其功能。門極只起扳機的作用。
4、當晶閘管打開時,當主電路的電壓(或電流)降到接近零時,晶閘管關閉。
晶閘管的工作特性
晶閘管陽極電壓與電流的關系稱為晶閘管伏安特性。當晶閘管的正負極之間加上正電壓時,在晶閘管控制極開路(ig=0)的情況下,很小的電流(稱為正向漏電流)流過啟動元件,晶閘管的正負極之間有很大的電阻,簡稱為截止狀態(稱為前向阻塞狀態)。
當陽極電壓上升到一定值時,晶閘管突然從閉鎖狀態變為導通狀態,簡稱導通狀態。此時陽極的電壓稱為關斷狀態非重復峰值電壓(udsm)或正向過渡電壓(ubo)。
導通后,有大電流流過元件,其值主要由限流電阻(負載使用時)決定。當陽極供電電壓降低或負載電阻增大時,陽極電流減小。當陽極電流小于維護電流ih時,晶閘管將從導通狀態變為閉鎖狀態。從圖中可以看出,當晶閘管控制極流過正向電流ig時,晶閘管正向轉向電壓降低。ig越大,轉動電壓越小。當ig足夠大時,晶閘管的正向電壓很小。當正向陽極電壓增加時,晶閘管接通。規定當晶閘管元件的正負極之間加上6V直流電壓時,晶閘管元件可以使該元件
裝置所導通的控制極的最小電流(電壓)稱為觸發電流(電壓)。
當晶閘管的正負極之間施加反向電壓時,晶閘管在開始時處于反向閉鎖狀態,只有很小的反向漏電流流過。當反向電壓增大到一定值時,反向漏電流急劇增大。此時,對應的電壓稱為反向非重復峰值電壓(URSM)或反向轉向(擊穿)電壓(UBR)。可見,晶閘管的反向伏安特性與二極管的反向伏安特性相似。