可控硅整流器(SCR)是一种大功率电气元件,也称为晶闸管。它具有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。在自动控制系统中,它可以作为大功率驱动装置,用小功率控制器控制大功率设备。它的出现,使半导体技术从弱电领域进入强电领域,成为工业、农业、交通、军事科研、商业、民用电器中要用到的元素。
一、可控硅工作原理图
可控硅整流器有三极——阳极(a)、阴极(k)和控制电极(g)。管芯是由重叠的P型导体和N型导体组成的四层结构,有三个PN结,和只有一个PN结的硅整流二极管在结构上有很大区别。可控硅的四层结构和控制电极的引入,为其“以小控大”的优良控制特性奠定了基础。
在SCR的应用中,只要在控制电极上加一个小的电流或电压,就可以控制大的阳极电流或电压。目前已经制造出几百安培甚至几千安培电流容量的可控硅器件。一般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。
二、可控硅的作用是什么?
可控硅的功能之一是可控整流,这也是可控硅最基本最重要的功能。众所周知的二极管整流电路只能完成整流功能,但不可控。一旦二极管被晶闸管取代,就构成了可控整流电路。在一个最基本的单相半波可控整流电路中,当正弦交流电压处于正半周时,只有在控制极上施加触发脉冲,晶闸管才被触发导通,负载上才会有电压输出。因此,通过改变触发脉冲到达控制电极的时间,可以进一步调整负载上输出电压的平均值,达到可控整流的效果。
可控硅的第二个作用是用作无触点开关,常用于自动化设备中代替一般继电器,具有无噪音、寿命长的特点。
可控硅的第三个作用是开关和调节电压,常用于交流电路中。因为它是在不同的时间触发的,所以流过它的电流只是它交流周期的一部分,流过它的电压只是它满电压的一部分,从而调节输出电压。
三、 SCR分类
可控硅分为单向可控硅和双向可控硅。三端双向可控硅开关也叫TRIAC。双向晶闸管在结构上相当于两个单向晶闸管反向连接,具有双向导通的功能。它的开关状态由控制极G决定,给控制极G加一个正脉冲(或负脉冲)可以使它正向(或反向)导通。这种器件的优点是控制电路简单,不存在反向耐压问题,特别适用于交流无触点开关。
四、 SCR的主要参数是什么?
1.正向阻断峰值电压(VPFU)
指在控制极开路和正向阻断的情况下,可以重复施加到器件上的直流电压的峰值。该电压被规定为正向翻转电压的80%。
2.反向阻断峰值电压(VPRU)
它是指在控制极开路和额定结温的情况下,可以反复施加在器件上的反向电压的峰值。该电压规定为最高反向测试电压的80%。
3.额定平均正向电流(IF)
当环境温度为40C时,器件的传导(标准散热条件)能连续通过工频(即供电网络提供的工频)正弦半波电流的平均值。一般是50Hz或者60Hz,我国规定为50Hz)。
4.向前平均压降(UF)
在规定的条件下,额定正向平均电流时阳极和阴极之间的平均电压降
指当控制电极从阻断状态变为导通状态时,施加在控制电极上的最小DC电压。
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