| ABB 5STB 24Q2800 晶閘管 |
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晶閘管是晶體閘流管的簡(jiǎn)稱，又可稱做可控硅整流器，以前被簡(jiǎn)稱為可控硅;1957年美國通用電氣公司開發(fā)出世界上第一款晶閘管產(chǎn)品，并于1958年將其商業(yè)化;晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，它有三個(gè)極:陽極，陰極和門極; 晶閘管具有硅整流器件的特性，能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點(diǎn)電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。晶閘管導(dǎo)通條件為:加正向電壓且門極有觸發(fā)電流;其派生器件有:快速晶閘管，雙向晶閘管，逆導(dǎo)晶閘管，光控晶閘管等。它是一種大功率開關(guān)型半導(dǎo)體器件，在電路中用文字符號(hào)為"V"、"VT"表示(舊標(biāo)準(zhǔn)中用字母"SCR"表示)。晶閘管(Thyristor)是一種開關(guān)元件，能在高電壓、大電流條件下工作，并且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點(diǎn)電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中，是典型的小電流控制大電流的設(shè)備。1957年，美國通用電器公司開發(fā)出世界上第一個(gè)晶閘管產(chǎn)品，并于1958年使其商業(yè)化。
晶閘管按其關(guān)斷、導(dǎo)通及控制方式可分為普通晶閘管(SCR)、雙向晶閘管(TRIAC)、逆導(dǎo)晶閘管(RCT)、門極關(guān)斷晶閘管(GTO)、BTG晶閘管、溫控晶閘管(TT國外，TTS國內(nèi))和光控晶閘管(LTT)等多種。晶閘管按其引腳和極性可分為二極晶閘管、三極晶閘管和四極晶閘管。晶閘管按其封裝形式可分為金屬封裝晶閘管、塑封晶閘管和陶瓷封裝晶閘管三種類型。其中，金屬封裝晶閘管又分為螺栓形、平板形、圓殼形等多種;塑封晶閘管又分為帶散熱片型和不帶散熱片型兩種。晶閘管按電流容量可分為大功率晶閘管、中功率晶閘管和小功率晶閘管三種。通常，大功率晶閘管多采用陶瓷封裝，而中、小功率晶閘管則多采用塑封或金屬封裝。晶閘管按其關(guān)斷速度可分為普通晶閘管和快速晶閘管，快速晶閘管包括所有專為快速應(yīng)用而設(shè)計(jì)的晶閘管，有常規(guī)的快速晶閘管和工作在更高頻率的高頻晶閘管，可分別應(yīng)用于400HZ和10KHZ以上的斬波或逆變電路中。(備注:高頻不能等同于快速晶閘管)
晶閘管是四層三端器件，它有J1、J2、J3三個(gè)PN結(jié)圖1，可以把它中間的NP分成兩部分，構(gòu)成一個(gè)PNP型三極管和一個(gè)NPN型三極管的復(fù)當(dāng)晶閘管承受正向陽極電壓時(shí)，為使晶閘管導(dǎo)通，必須使承受反向電壓的PN結(jié)J2失去阻擋作用。圖2中每個(gè)晶體管的集電極電流同時(shí)就是另一個(gè)晶體管的基極電流。因此，兩個(gè)互相復(fù)合的晶體管電路，當(dāng)有足夠的門極電流Ig流入時(shí)，就會(huì)形成強(qiáng)烈的正反饋，造成兩晶體管飽和導(dǎo)通，晶體管飽和導(dǎo)通。
設(shè)PNP管和NPN管的集電極電流相應(yīng)為Ic1和Ic2;發(fā)射極電流相應(yīng)為Ia和Ik;電流放大系數(shù)相應(yīng)為a1=Ic1/Ia和a2=Ic2/Ik，設(shè)流過J2結(jié)的反相漏電電流為Ic0,
晶閘管的陽極電壓與陽極電流的關(guān)系，稱為晶閘管的伏安特性，如圖所示。晶閘管的陽極與陰極間加上正向電壓時(shí)，在晶閘管控制極開路(Ig=0)情況下，開始元件中有很小的電流(稱為正向漏電流)流過，晶閘管陽極與陰極間表現(xiàn)出很大的電阻，處于截止?fàn)顟B(tài)(稱為正向阻斷狀態(tài))，簡(jiǎn)稱斷態(tài)。
當(dāng)陽極電壓上升到某一數(shù)值時(shí)，晶閘管突然由阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)通狀態(tài)，簡(jiǎn)稱通態(tài)。陽極這時(shí)的電壓稱為斷態(tài)不重復(fù)峰值電壓(UDSM)，或稱正向轉(zhuǎn)折電壓(UBO)。
導(dǎo)通后，元件中流過較大的電流，其值主要由限流電阻(使用時(shí)由負(fù)載)決定。在減小陽極電源電壓或增加負(fù)載電阻時(shí)，陽極電流隨之減小，當(dāng)陽極電流小于維持電流IH時(shí)，晶閘管便從導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)化為阻斷狀態(tài)。由圖可看出，當(dāng)晶閘管控制極流過正向電流Ig時(shí)，晶閘管的正向轉(zhuǎn)折電壓降低， Ig越大，轉(zhuǎn)折電壓越小，當(dāng)Ig足夠大時(shí)，晶閘管正向轉(zhuǎn)折電壓很小，一加上正向陽極電壓，晶閘管就導(dǎo)通。實(shí)際規(guī)定，當(dāng)晶閘管元件陽極與陰極之間加上6V直流電壓時(shí)，能使元件導(dǎo)通的控制極最小電流(電壓)稱為觸發(fā)電流(電壓)。
在晶閘管陽極與陰極間加上反向電壓時(shí)，開始晶閘管處于反向阻斷狀態(tài)，只有很小的反向漏電流流過。當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值時(shí)，反向漏電流急劇增大，這時(shí)，所對(duì)應(yīng)的電壓稱為反向不重復(fù)峰值電壓(URSM)，或稱反向轉(zhuǎn)折(擊穿)電壓(UBR)。
為了正確選用晶閘管元件，必須要了解它的主要參數(shù)，一般在產(chǎn)品的目錄上都給出了參數(shù)的平均值或極限值，產(chǎn)品合格證上標(biāo)有元件的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。 (1)斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM 在控制極斷路和晶閘管正向阻斷的條件下，可以重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓，其數(shù)值比正向轉(zhuǎn)折電壓小100V。 (2)反向重復(fù)峰值電壓URRM 在控制極斷路時(shí)，可以重復(fù)加在晶閘管元件上的反向峰值電壓，此電壓數(shù)值規(guī)定比反向擊穿電壓小100V。 通常把UDRM與UDRM中較小的一個(gè)數(shù)值標(biāo)作器件型號(hào)上的額定電壓。由于瞬時(shí)過電壓也會(huì)使晶閘管遭到破壞，因而在選用的時(shí)候，額定電壓一個(gè)應(yīng)該為正常工作峰值電壓的2~3倍，作為安全系數(shù)。 (3)額定通態(tài)平均電流(額定正向平均電流)IT 在環(huán)境溫度不大于40oC和標(biāo)準(zhǔn)散熱即全導(dǎo)通的條件下，晶閘管元件可以連續(xù)通過的工頻正弦半波電流(在一個(gè)周期內(nèi))的平均值，稱為額定通態(tài)平均電流IT，簡(jiǎn)稱額定電流。 (4)維持電流IH
在規(guī)定的環(huán)境溫度和控制極斷路的條件下，維持元件繼續(xù)導(dǎo)通的最小電流稱為維持電流IH 。一般為幾十毫安~一百多毫安，其數(shù)值與元件的溫度成反比，在120攝氏度時(shí)維持電流約為25攝氏度時(shí)的一半。當(dāng)晶閘管的正向電流小于這個(gè)電流時(shí)，晶閘管將自動(dòng)關(guān)斷。
判別各電極:根據(jù)普通晶閘管的結(jié)構(gòu)可知，其門極G與陰極K極之間為一個(gè)PN結(jié)，具有單向?qū)щ娞匦裕枠OA與門極之間有兩個(gè)反極性串聯(lián)的PN結(jié)。因此，通過用萬用表的R×100或R×1 k Q檔測(cè)量普通晶閘管各引腳之間的電阻值，即能確定三個(gè)電極。具體方法是:將萬用表黑表筆任接晶閘管某一極，紅表筆依次去觸碰另外兩個(gè)電極。若測(cè)量結(jié)果有一次阻值為幾千歐姆(kΩ)，而另一次阻值為幾百歐姆(Ω)，則可判定黑表筆接的是門極G。在阻值為幾百歐姆的測(cè)量中，紅表筆接的是陰極K，而在阻值為幾千歐姆的那次測(cè)量中，紅表筆接的是陽極A，若兩次測(cè)出的阻值均很大，則說明黑表筆接的不是門極G，應(yīng)用同樣方法改測(cè)其他電極，直到找出三個(gè)電極為止。也可以測(cè)任兩腳之間的正、反向電阻，若正、反向電阻均接近無窮大，則兩極即為陽極A和陰極K，而另一腳即為門極G。普通晶閘管也可以根據(jù)其封裝形式來判斷出各電極。 螺栓形普通晶閘管的螺栓一端為陽極A，較細(xì)的引線端為門極G，較粗的引線端為陰極K。平板形普通晶閘管的引出線端為門極G，平面端為陽極A，另一端為陰極K。金屬殼封裝(T0-3)的普通晶閘管，其外殼為陽極A。塑封(T0-220)的普通晶閘管的中間引腳為陽極A，且多與自帶散熱片相連。觸發(fā)能力檢測(cè):對(duì)于小功率(工作電流為5 A以下)的普通晶閘管，可用萬用表R×1檔測(cè)量。測(cè)量時(shí)黑表筆接陽極A，紅表筆接陰極K，此時(shí)表針不動(dòng)，顯示阻值為無窮大(∞)。用鑷子或?qū)Ь將晶閘管的陽極A與門極短路(見圖2)，相當(dāng)于給G極加上正向觸發(fā)電壓，此時(shí)若電阻值為幾歐姆至幾十歐姆(具體阻值根據(jù)晶閘管的型號(hào)不同會(huì)有所差異)，則表明晶閘管因正向觸發(fā)而導(dǎo)通。再斷開A極與G極的連接(A、K極上的表筆不動(dòng)，只將G極的觸發(fā)電壓斷掉)。若表針示值仍保持在幾歐姆至幾十歐姆的位置不動(dòng)，則說明此晶閘管的觸發(fā)性能良好。
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