二、晶闸管
晶闸管是晶体闸流管的简称,俗称可控硅,是大功率开关型半导体元件之一。在电路图中用字母‘V’.或‘VT’表示。
晶闸管具有硅整流特性,能在高电压、大电流条件下工作。工作过程中可以控制。主要应用于可控整流、交流调压、变频、逆变、无触点电子开关等电路中。
1、晶闸管的分类
晶闸管有多种分类方法,以下我们列举几种分类方法。
按电流、容量分为:大功率晶闸管、中功率晶闸管、和小功率晶闸管。
按引脚和极性可分为:二极晶闸管、三极晶闸管和四极晶闸管。
按关断、导通和控制方式又可分为:普通晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、BTG晶闸管、门极关断晶闸管、光控晶闸管和温控晶闸管等多种。
2、晶闸管的结构与工作原理
1、普通晶闸管,是由PNPN四层半导体材料构成的三端半导体器件,三个引出端分别为阳极A、阴极K和门极G。阳极与阴极之间具有单向导电的性能,内部由一只PNP晶体管和一只NPN晶体管组成的组合管。插图参考电子313
晶闸管如反向连接时,即A极接电源负极,K极电源正极,门极G无论所加的电压是什么极性,晶闸管均处于阻断状态。晶闸管如正向连接时,即A脚极电源正极,K极接电源负极,门极G所加的触发电压为负极时,晶闸管也不能导通,只有在门极G上,加上适当的正向触发电压时,晶闸管才能由阻断状态转变为导通状态。
普通晶闸管受触发导通后,其门极G即使失去触发电压,只要阳极A和阴极K之间仍保持正向电压,晶闸管仍将维持低阻导通状态。只有把阳极A电压撤除或阳极A、阴极K之间电压极性发生改变时,普通晶闸管才由低阻导通状态转换为高阻阻断状态。普通晶闸管阻断后,即使阳极A与阴极K之间又重新加上正向电压,仍需在门极G和阴极K之间再重新加上正向触发电压后才可导通。这种阻断与导通状态,相当于开关的断开于闭合状态,可以控制直流电源电路。
2.双向晶闸管,是由NPNPN五层半导体材料构成的,相当于两只普通晶闸管反相并联,也具有三个电极。分别为:主电极T1、主电极T2和门极G。
双向晶闸管可以双向导通。即门极加上正极或负极的触发电压,均能触发双向晶闸管正、负两个方向导通。
双向晶闸管一旦导通,即使失去触发电压,也能继续维持导通状态。当主电极T1、T2电流减小至维持电流以下或T1、T2之间电压改变极性,且无触发电压时,双向晶闸管阻断,只有重新施加触发电压,才能再次导通。
3.BTG晶闸管,也称程控单结晶体管PUT,是由PNPN四层半导体材料构成的三端逆阻型晶闸管。其参数可调,如改变其外部偏置电阻的阻值,即可改变BTG晶闸管的门极电压和工作电流。
BTG晶闸管还具有触发灵敏度高、脉冲上升时间断、漏电流小、输出功率大等优点,被广泛应用于可编程脉冲电路、过电压保护器、锯齿波发生器、延时器和大功率晶体管的触发电路中。即可作为小功率晶闸管使用,又可作为单结晶体管(双基二极管)使用。
4.门极关断晶闸管(P型门极为例)是由PNPN四层半导体材料构成,其三个电极分别为阳极A、阴极K和门极G。也具有的单向导电特性,即当其阳极A、阴极K两端为正向电压,在门极G上加正极触发电压时,晶闸管将导通,导通方向为A→K。
在门极关断晶闸管导通状态,若在其门极G上加一个适当的负电压,则能使导通的晶闸管关断(普通晶闸管在靠门极正电压触发之后,撤掉触发电压也能维持导通,只有切断电源使正向电流低于维持电流或加上反向电压,才能使其关断)。
晶闸管的检测
1.单向晶闸管电极的检测
根据普通晶闸管的结构可知,其门极G与阴极K极之间为一个PN结,具有单向导电特性,而阳极A与门极之间有两个反极性串联的PN结。因此,通过用万用表的R×100或R×1K档测量普通晶闸管各引脚之间的电阻值,即能确定三个电极。也可以测量任何两脚之间的正、反向电阻。若正、反向电阻均接近无穷大,则两极即为阳极A和阴极K,而另一脚即为门极G。
2.晶闸管好坏的检测
用万用表R×1K档测量普通晶闸管阳极A与阴极K之间的正、反向电阻,正常时均应为无穷大。若测得A、K之间的正、反向电阻值为零或阻值均较小,则说明晶闸管内部击穿短路或漏电。