晶闸管符号:
晶闸管,它是由pnpn四层半导体构成的元件,有三个电极,阳极a,阴极k和控制极g。
晶闸管在电路中能够实现交流电的无触点控制,以小电流控制大电流,并且不象继电器那样控制时有火花产生,而且动作快、寿命长、可靠性好。在调速、调光、调压、调温以及其他各种控制电路中都有它的身影。
晶闸管分为单向的和双向的,符号也不同。单向晶闸管有三个pn结,由最外层的p极和n极引出两个电极,分别称为阳极和阴极,由中间的p极引出一个控制极。
单向晶闸管有其独特的特性:当阳极接反向电压,或者阳极接正向电压但控制极不加电压时,它都不导通,而阳极和控制极同时接正向电压时,它就会变成导通状态。一旦导通,控制电压便失去了对它的控制作用,不论有没有控制电压,也不论控制电压的极性如何,将一直处于导通状态。要想关断,只有把阳极电压降低到某一临界值或者反向。
双向晶闸管的引脚多数是按t1、t2、g的顺序从左至右排列(电极引脚向下,面对有字符的一面时)。加在控制极g上的触发脉冲的大小或时间改变时,就能改变其导通电流的大小。 与单向晶闸管的区别是,双向晶闸管g极上触发脉冲的极性改变时,其导通方向就随着极性的变化而改变,从 而能够控制交流电负载。而单向晶闸管经触发后只能从阳极向阴极单方向导通,所以晶闸管有单双向之分。
电子制作中常用晶闸管,单向的有mcr-100等,双向的有tlc336等。
这是tlc336的样子:
向强电冲击的先锋—晶闸管
晶闸管是晶闸管整流元件的简称,是一种具有三个pn 结的四层结构的大功率半导体器件。实际上,晶闸管的功用不仅是整流,它还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路,实现将直流电变成交流电的逆变,将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电,等等。晶闸管和其它半导体器件一样,其有体积小、效率高、稳定性好、工作可靠等优点。它的出现,使半导体技术从弱电领域进入了强电领域,成为工业、农业、交通运输、军事科研以至商业、民用电器等方面争相采用的元件。
1. 晶闸管的结构和特性
晶闸管从外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三种。螺旋式的应用较多。
晶闸管有三个电极——阳极(a)阴极(c)和控制极(g)。它有管芯是p 型导体和n 型导体交迭组成的四层结构,共有三个pn 结。
晶闸管和只有一个pn 结的硅整流二极度管在结构上迥然不同。晶闸管的四层结构和控制极的引用,为其发挥“以小控大”的优异控制特性奠定了基础。在应用晶闸管时,只要在控制极加上很小的电流或电压,就能控制很大的阳极电流或电压。目前已能制造出电流容量达几百安培以至上千安培的晶闸管元件。一般把5安培以下的晶闸管叫小功率晶闸管,50安培以上的晶闸管叫大功率晶闸管。
晶闸管为什么其有“以小控大”的可控性呢?
首先,我们可以把从阴极向上数的第一、二、三层看面是一只npn 型号晶体管,而二、三四层组成另一只pnp 型晶体管。其中第二、第三层为两管交迭共用。当在阳极和阴极之间加上一个正向电压ea ,又在控制极g和阴极c之间(相当bg1 的基一射间)输入一个正的触发信号,bg1 将产生基极电流ib1 ,经放大,bg1 将有一个放大了β1 倍的集电极电流ic1 。因为bg1 集电极与bg2 基极相连,ic1 又是bg2 的基极电流ib2 。bg2 又把比ib2 (ib1 )放大了β2 的集电极电流ic2 送回bg1 的基极放大。如此循环放大,直到bg1 、bg2 完全导通。实际这一过程是“一触即发”的过程,对晶闸管来说,触发信号加入控制极,晶闸管立即导通。导通的时间主要决定于晶闸管的性能。
晶闸管一经触发导通后,由于循环反馈的原因,流入bg1 基极的电流已不只是初始的ib1 ,而是经过bg1 、bg2 放大后的电流(β1 *β2 *ib1 )这一电流远大于ib1 ,足以保持bg1 的持续导通。此时触发信号即使消失,晶闸管仍保持导通状态只有断开电源ea 或降低ea ,使bg1 、bg2 中的集电极电流小于维持导通的最小值时,晶闸管方可关断。当然,如果ea 极性反接,bg1 、bg2 由于受到反向电压作用将处于截止状态。这时,即使输入触发信号,晶闸管也不能工作。反过来,ea 接成正向,而触动发信号是负的,晶闸管也不能导通。另外,如果不加触发信号,而正向阳极电压大到超过一定值时,晶闸管也会导通,但已属于非正常工作情况了。 晶闸管这种通过触发信号(小的触发电流)来控制导通(晶闸管中通过大电流)的可控特性,正是它区别于普通硅整流二极管的重要特征。
2. 晶闸管的主要参数
晶闸管的主要参数有: (1) 额定通态平均电流it在一定条件下,阳极---阴极间可以连续通过的50赫兹正弦半波电流的平均值。 (2) 正向阻断峰值电压vpf 在控制极开路未加触发信号,阳极正向电压还未超过导能电压时,可以重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。晶闸管承受的正向电压峰值,不能超过手册给出的这个参数值。 (3) 反向阴断峰值电压vpr当晶闸管加反向电压,处于反向关断状态时,可以重复加在晶闸管两端的反向峰值电压。使用时,不能超过手册给出的这个参数值。 (4) 控制极触发电流ig1 、触发电压vgt在规定的环境温度下,阳极——阴极间加有一定电压时,晶闸管从关断状态转为导通状态所需要的最小控制极电流和电压。 (5) 维持电流ih在规定温度下,控制极断路,维持晶闸管导通所必需的最小阳极正向电流。 近年来,许多新型晶闸管元件相继问世,如适于高频应用的快速晶闸管,可以用正或负的触发信号控制两个方向导通的双向晶闸管,可以用正触发信号使其导通,用负触发信号使其关断的晶闸管等等。