"晶闸管知识总结"
晶闸管,全称晶体闸流管,也被称为可控硅整流器(SCR),是由美国贝尔实验室在1956年发明,并由美国通用电气公司于1958年实现商业化。作为电力电子元件,晶闸管在大电流和高电压应用中扮演着重要角色,因为它的电压和电流承载能力至今仍是最高的。晶闸管由四个半导体层构成,包含三个PN结,形成一个三端器件,即阳极(A)、阴极(K)和控制极(G)。它的工作原理可以理解为由PNP和NPN型晶体管组合而成。
1. 晶闸管基础知识
- 基本结构:晶闸管由P1、N1、P2和N2四层半导体材料组成,形成一个三端器件,阳极A、阴极K和控制极G。在电路中,阳极连接电源的正极,阴极连接负极,而控制极则用于触发晶闸管导通。
- 工作原理:晶闸管导通需要一个很小的控制极电流来触发,一旦导通,即使控制极电流断开,只要阳极-阴极间维持正向电压,晶闸管将继续导通。要关断晶闸管,必须降低阳极-阴极间的电压至零或反向电压。
2. 可控整流电路
- 晶闸管在整流电路中的应用主要体现在可控整流,即通过控制控制极的触发信号,改变整流电流的大小,从而实现对交流电的调压。
- 相控整流电路的驱动控制:这种电路中,晶闸管的开通时间与电源周期的关系决定了输出电压的平均值,从而实现对负载电压的连续调整。
3. 晶闸管的保护
- 为了保护晶闸管不受过电压和过电流的影响,需要采取适当的保护措施,如使用浪涌抑制器、快速熔断器和热敏电阻等。
4. 晶闸管的派生器件
- 除了基本的晶闸管,还有许多派生器件,如双向晶闸管(TRIAC)、门极可关断晶闸管(GTO)、快速晶闸管(Fast SCR)等,它们分别满足不同的应用需求。
5. 晶闸管的串并联
- 在需要更高电压或更大电流的系统中,晶闸管可以通过串联或并联来增加耐压或承载电流的能力。串联时要考虑均压问题,而并联时则需处理均流问题,以确保所有晶闸管分担相同的电流。
6. 主要参数
- 伏安特性:晶闸管的伏安特性描述了其在不同电压下允许通过的电流。主要参数包括额定电压(VDRM)、额定电流(ITRM)、维持电流(IH)、转折电压(VT)等,这些参数在设计电路时至关重要。
了解和掌握晶闸管的基础知识,对于电气工程专业学生来说是必不可少的,因为它们在电力转换、电机控制、电源调节等领域有着广泛应用。通过深入学习晶闸管的工作原理、控制方式以及保护措施,可以更好地理解和设计涉及晶闸管的电路,提升电力系统的效率和稳定性。