電壓

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電流

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批發(fā)代理N1297NS220平板可控硅配件

晶閘管的發(fā)展歷史及制約因素
半導(dǎo)體的出現(xiàn)成為20世紀(jì)現(xiàn)代物理學(xué)其中一項(xiàng)重大的突破，標(biāo)志著電子技術(shù)的誕生。而由于不同領(lǐng)域的實(shí)際需要，促使半導(dǎo)體器件自此分別向兩個(gè)分支快速發(fā)展，其中一個(gè)分支即是以集成電路為代表的微電子器件，特點(diǎn)為小功率、集成化，作為信息的檢出、傳送和處理的工具；而另一類就是電力電子器件，特點(diǎn)為大功率、快速化。1955年，美國(guó)通用電氣公司研發(fā)了世界上個(gè)以硅單晶為半導(dǎo)體整流材料的硅整流器（SR），1957年又開(kāi)發(fā)了全球用于功率轉(zhuǎn)換和控制的可控硅整流器（SCR）。由于它們具有體積小、重量輕、效率高、壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，尤其是SCR能以微小的電流控制較大的功率，令半導(dǎo)體電力電子器件成功從弱電控制領(lǐng)域進(jìn)入了強(qiáng)電控制領(lǐng)域、大功率控制領(lǐng)域。在整流器的應(yīng)用上，晶閘管迅速取代了整流器（引燃管），實(shí)現(xiàn)整流器的固體化、靜止化和無(wú)觸點(diǎn)化，并獲得巨大的節(jié)能效果。從1960年始，由普通晶閘管相繼出了快速晶閘管、光控晶閘管、不對(duì)稱晶閘管及雙向晶閘管等各種特性的晶閘管，形成一個(gè)龐大的晶閘管家族。
但晶閘管本身存在兩個(gè)制約其繼續(xù)發(fā)展的重要因素。一是控制功能上的欠缺，普通的晶閘管屬于半控型器件，通過(guò)門(mén)極（控制極）只能控制其開(kāi)通而不能控制其關(guān)斷，導(dǎo)通后控制極即不再起作用，要關(guān)斷必須切斷電源，即令流過(guò)晶閘管的正向電流小于維持電流。由于晶閘管的關(guān)斷不可控的特性，必須另外配以由電感、電容及開(kāi)關(guān)器件等組成的強(qiáng)迫換流電路，從而使裝置體積，成本增加，而且系統(tǒng)更為復(fù)雜、可靠性降低。二是因?yàn)榇祟惼骷⒆阌诜至⒃Y(jié)構(gòu)，開(kāi)通損耗大，工作頻率難以提高，限制了其應(yīng)用范圍。1970年代末，隨著可關(guān)斷晶閘管（GTO）日趨成熟，成功克服了普通晶閘管的缺陷，標(biāo)志著電力電子器件已經(jīng)從半控型器件發(fā)展到全控型器件

可控硅是可控硅整流元件的簡(jiǎn)稱，是一種具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件，一般由兩晶閘管反向連接而成。它的功能不僅是整流，還可以用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的快速接通或切斷；實(shí)現(xiàn)將直流電變流電的逆變；將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電等等?？煽毓韬推渌雽?dǎo)體器件一樣，有體積小、效率高、穩(wěn)定性好、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。它的出現(xiàn)，使半導(dǎo)體技術(shù)從弱電領(lǐng)域進(jìn)入了強(qiáng)電領(lǐng)域，成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、科研以至商業(yè)、民用電器等方面爭(zhēng)相采用的元件。目前可控硅在自動(dòng)控制、機(jī)電應(yīng)用、工業(yè)電氣及家電等方面都有廣泛的應(yīng)用。
可控硅從外形上區(qū)分主要有螺旋式、平板式底式三種。螺旋式應(yīng)用較多。
可控硅有三個(gè)----陽(yáng)(A)、陰(C)和控制(G)，管芯是P型導(dǎo)體和N型導(dǎo)體交迭組成的四層結(jié)構(gòu)，共有三個(gè)PN結(jié)，與只有一個(gè)PN結(jié)的硅整流二管在結(jié)構(gòu)上迥然不同?？煽毓璧乃膶咏Y(jié)構(gòu)和控制的引入，為其發(fā)揮“以小控大”的優(yōu)異控制特性奠定了基礎(chǔ)?？煽毓钁?yīng)用時(shí)，只要在控制加上很小的電流或電壓，能控制很大的陽(yáng)電流或電壓。目前已能制造出電流容量達(dá)幾百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控硅，50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。
我們可以把從陰向上數(shù)的、二、三層看面是一只N管，而二、三、四層組成另一只PNP型晶體管。其中第二、第三層為兩管交迭共用?？僧?huà)出圖1的等效電路圖。當(dāng)在陽(yáng)和陰之間加上一個(gè)正向電壓E，又在控制G和陰C之間(相當(dāng)BG2的基一射間)輸入一個(gè)正的觸發(fā)信號(hào)，BG2將產(chǎn)生基電流Ib2，經(jīng)放大，BG2將有一個(gè)放大了β2倍的集電電流IC2。因?yàn)锽G2集電與BG1基相連，IC2又是BG1的基電流Ib1。BG1又把Ib1(Ib2)放大了β1的集電電流IC1送回BG2的基放大。如此循環(huán)放大，直到BG1、BG2完全導(dǎo)通。事實(shí)上這一過(guò)程是“一觸即發(fā)”的，對(duì)可控硅來(lái)說(shuō)，觸發(fā)信號(hào)加到控制，可控硅立即導(dǎo)通。導(dǎo)通的時(shí)間主要決定于可控硅的性能。
可控硅一經(jīng)觸發(fā)導(dǎo)通后，由于循環(huán)反饋的原因，流入BG2基的電流已不只是初始的Ib2，而是經(jīng)過(guò)BG1、BG2放大后的電流(β1*β2*Ib2)，這一電流遠(yuǎn)大于Ib2，足以保持BG2的持續(xù)導(dǎo)通。此時(shí)觸發(fā)信號(hào)即使消失，可控硅仍保持導(dǎo)通狀態(tài)，只有斷開(kāi)電源E或降低E的輸出電壓，使BG1、BG2的集電電流小于維持導(dǎo)通的小值時(shí)，可控硅方可關(guān)斷。當(dāng)然，如果E性反接，BG1、BG2受到反向電壓作用將處于截止?fàn)顟B(tài)。這時(shí)，即使輸入觸發(fā)信號(hào)，可控硅也不能工作。反過(guò)來(lái)，E接成正向，而觸動(dòng)發(fā)信號(hào)是負(fù)的，可控硅也不能導(dǎo)通。另外，如果不加觸發(fā)信號(hào)，而正電壓大到超過(guò)一定值時(shí)，可控硅也會(huì)導(dǎo)通，但已屬于非正常工作情況了。
可控硅這種通過(guò)觸發(fā)信號(hào)(小觸發(fā)電流)來(lái)控制導(dǎo)通(可控硅中通過(guò)大電流)的可控特性，正是它區(qū)別于普通硅整流二管的重要特征。

可控硅有多種分類方法：
1、按關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式分類：可控硅按其關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式可分為普通可控硅、雙向可控硅、逆導(dǎo)可控硅、門(mén)極關(guān)斷可控硅（GTO）、BTG可控硅、溫控可控硅和光控可控硅等多種；
2、按引腳和極性分類：可控硅按其引腳和極性可分為二極可控硅、三極可控硅和四極可控硅；
3、按封裝形式分類：可控硅按其封裝形式可分為金屬封裝可控硅、塑封可控硅和陶瓷封裝可控硅三種類型。其中，金屬封裝可控硅又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種；塑封可控硅又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種；
4、按電流容量分類：可控硅按電流容量可分為大功率可控硅、率可控硅和小功率可控硅三種。通常，大功率可控硅多采用金屬殼封裝，而中、小功率可控硅則多采用塑封或陶瓷封裝；
5、按關(guān)斷速度分類：可控硅按其關(guān)斷速度可分為普通可控硅和高頻（快速）可控硅；
6、過(guò)零觸發(fā)-一般是調(diào)功，即當(dāng)正弦交流電交流電電壓相位過(guò)零點(diǎn)觸發(fā)，必須是過(guò)零點(diǎn)才觸發(fā)，導(dǎo)通可控硅；
7、非過(guò)零觸發(fā)-無(wú)論交流電電壓在什么相位的時(shí)候都可觸發(fā)導(dǎo)通可控硅，常見(jiàn)的是移相觸發(fā)，即通過(guò)改變正弦交流電的導(dǎo)通角（角相位），來(lái)改變輸出百分比。

可控硅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(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，可作為大功率驅(qū)動(dòng)器件，實(shí)現(xiàn)用小功率控件控制大功率設(shè)備。它在交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、調(diào)功系統(tǒng)及隨動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

可控硅分單向可控硅和雙向可控硅兩種。雙向可控硅也叫三端雙向可控硅，簡(jiǎn)稱TRIAC。雙向可控硅在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于兩個(gè)單向可控硅反向連接，這種可控硅具有雙向?qū)üδ?。其通斷狀態(tài)由控制極G決定。在控制極G上加正脈沖(或負(fù)脈沖)可使其正向(或反向)導(dǎo)通。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是控制電路簡(jiǎn)單，沒(méi)有反向耐壓?jiǎn)栴}，因此特別適合做交流無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)使用。

可控硅產(chǎn)品性能特點(diǎn)：
1、在性能上，可控硅不僅具有單向?qū)щ娦?，而且還具有比硅整流元件（俗稱"死硅")更為可貴的可控性。它只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)；
2、可控硅能以毫安級(jí)電流控制大功率的機(jī)電設(shè)備，如果超過(guò)此功率，因元件開(kāi)關(guān)損耗顯著增加，允許通過(guò)的平均電流相降低，此時(shí)，標(biāo)稱電流應(yīng)降級(jí)使用；
3、可控硅的優(yōu)點(diǎn)很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍數(shù)高達(dá)幾十萬(wàn)倍；反應(yīng)極快，在微秒級(jí)內(nèi)開(kāi)通、關(guān)斷；無(wú)觸點(diǎn)運(yùn)行，無(wú)火花、無(wú)噪音；效率高，成本低等等；
4、可控硅從外形類主要有：螺栓形、平板形和平底形。

可控硅主要參數(shù)：電流
1、額定通態(tài)電流即大穩(wěn)定工作電流，俗稱電流。常用可控硅的IT一般為一安到幾十安。
2、反向重復(fù)峰值電壓或斷態(tài)重復(fù)峰值電壓，俗稱耐壓。常用可控硅的VRRM/VDRM一般為幾百伏到一千伏；
3、控制極觸發(fā)電流，俗稱觸發(fā)電流。常用可控硅的IGT一般為幾微安到幾十毫安；
4、在規(guī)定環(huán)境溫度和散熱條件下，允許通過(guò)陰極和陽(yáng)極的電流平均值。

可控硅特征
芯片與底板電氣絕緣
2500V交流電壓
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)封裝
全壓接結(jié)構(gòu)，優(yōu)良的溫度特性和功率循環(huán)能力
350V以下模塊皆為強(qiáng)迫風(fēng)冷，400A以上模塊，既可選用風(fēng)冷，也可選用水冷。
安裝簡(jiǎn)單，使用維修方便
體積小，重量輕
真空+氫氣保護(hù)焊接技術(shù)
典型應(yīng)用
交直流電機(jī)控制
各種整流電源
工業(yè)加熱控制
調(diào)光
無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)
電機(jī)軟啟動(dòng)
靜止無(wú)功補(bǔ)償
電焊機(jī)
變頻器
UPS電源
電池充放電
普通晶閘管基本的用途就是可控整流。大家熟悉的二極管整流電路屬于不可控整流電路。如果把二極管換成晶閘管，就可以構(gòu)成可控整流電路。以簡(jiǎn)單的單相半波可控整流電路為例，在正弦交流電壓U2的正半周期間，如果VS的控制極沒(méi)有輸入觸發(fā)脈沖Ug，VS仍然不能導(dǎo)通，只有在U2處于正半周，在控制極外加觸發(fā)脈沖Ug時(shí)，晶閘管被觸發(fā)導(dǎo)通。畫(huà)出它的波形（c）及（d），只有在觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)時(shí)，負(fù)載RL上才有電壓UL輸出。Ug到來(lái)得早，晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就早；Ug到來(lái)得晚，晶閘管導(dǎo)通的時(shí)間就晚。通過(guò)改變控制極上觸發(fā)脈沖Ug到來(lái)的時(shí)間，就可以調(diào)節(jié)負(fù)載上輸出電壓的平均值UL。在電工技術(shù)中，常把交流電的半個(gè)周期定為180°，稱為電角度。這樣，在U2的每個(gè)正半周，從零值開(kāi)始到觸發(fā)脈沖到來(lái)瞬間所經(jīng)歷的電角度稱為控制角α；在每個(gè)正半周內(nèi)晶閘管導(dǎo)通的電角度叫導(dǎo)通角θ。很明顯，α和θ都是用來(lái)表示晶閘管在承受正向電壓的半個(gè)周期的導(dǎo)通或阻斷范圍的。通過(guò)改變控制角α或?qū)ń铅?，改變?fù)載上脈沖直流電壓的平均值UL，實(shí)現(xiàn)了可控整流。

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