可控硅
- 盡管從形式上可將雙向可控硅看成兩只普通可控硅的組合,但實際上它是由7只晶體管和多只電阻構(gòu)成的功率集成器件。小功率雙向可控硅一般采用塑料封裝,有的還帶散熱板。典型產(chǎn)品有BCMlAM(1A/600V)、BCM3AM(3A/600V)、2N6075(4A/600V),MAC218-10(8A/800V)等。大功率雙向可 控硅大多采用RD91型封裝。雙向可控硅屬于NPNPN五層器件,三個電極分別是T1、T2、G。因該器件可以雙向?qū)ǎ食T極G以外的兩個電極統(tǒng)稱為主端子,用T1、T2。表示,不再劃分成陽極或陰極。其特點是,當G極和T2極相對于T1,的電壓均為正時,T2是陽極,T1是陰極。反之,當G極和T2極相對于T1的電壓均為負時,T1變成陽極,T2為陰極。雙向可控硅由于正、反向特性曲線具有對稱性,所以它可在任何一個方向?qū)ā?/span>
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防止反向電動勢沖擊單向可控硅模塊,導致?lián)p壞。可控硅模塊又叫晶閘管(Silicon Controlled rectifier, SCR)。自從20世紀50年代問世以來已經(jīng)發(fā)展成了一個大的家族,它的主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管,等等。今天大家使用的是單向晶閘管,也就是人們常說的普通晶閘管,它是由四層半導體材料組成的,有三個PN結(jié),對外有三個電極:第一層P型半導體引出的電極叫陽極A,第三層P型半導體引出的電極叫控制極G,第四層N型半導體引出的電極叫陰極K。從晶閘管的電路符號可以看到,它和二極管一樣是一種單方向?qū)щ姷钠骷P(guān)鍵是多了一個控制極G,這就使它具有與二極管完全不同的工作特性。
- 雙向可控硅第一陽極A1與第二陽極A2間,無論所加電壓極性是正向還是反向,只要控制極G和第一陽極A1間加有正負極性不同的觸發(fā)電壓,就可觸發(fā)導通呈低阻狀態(tài)。此時A1、A2間壓降也約1V。雙向可控硅一旦導通,即使失去觸發(fā)電壓,也能繼續(xù)保持導通狀態(tài)。只有當?shù)谝魂枠OA1、第二陽極A2電流減小,小于維持電流或A1、A2間當電壓極性改變且沒有觸發(fā)電壓時,雙向可控硅才截斷,此時只有重新加觸發(fā)電壓方可導通。將兩只單向可控硅SCRl、SCR2反向并聯(lián).再將控制板與本觸發(fā)電路連接,就組成了 一個簡單實用的大功率無級調(diào)速電路。這個電路的獨特之處在于可控硅控制極不需外加電源,只要將負載與本電路串聯(lián)后接通電源,兩個控制極與各自的陰極之間便有5V~8V脈動直流電壓產(chǎn)生,調(diào)節(jié)電位器R2即可改變兩只可控硅的導通角,增大R2的阻值到一定程度,便可使兩個主可控硅阻斷,因此R2還可起開關(guān)的作用。
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該電路的另一個特點是兩只主可控硅交替導通,一個的正向壓降就是另一個的反向壓降,因此不存在反向擊穿問題。但當外加電壓瞬時超過阻斷電壓時,SCR1、SCR2會誤導通,導通程度由電位器R2決定。SCR3與周圍元件構(gòu)成普通移相觸發(fā)電路,其原理這里從略。SCR1、SCR2選用封裝好的可控硅模塊(110A/1000V),SCR3選用BTl36,即600V的雙向可控硅。本電路如用于感性負載,應(yīng)增加R4,C3阻容吸收電路及壓敏電阻RV作過壓保護,防止負載斷開和接通瞬間產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓損壞可控硅。
- 1.可控硅是P1N1P2N2四層三端結(jié)構(gòu)元件,共有三個PN結(jié),分析原理時,可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成。當陽極A加上正向電壓時,BG1和BG2管均處于放大狀態(tài)。此時,如果從控制極G輸入一個正向觸發(fā)信號,BG2便有基流ib2流過,經(jīng)BG2放大,其集電極電流ic2=β2ib2。因為BG2的集電極直接與BG1的基極相連,所以ib1=ic。2。此時,電流ic2再經(jīng)BG1放大,于是BG1的集電極電流ic1=β1ib1=β1β2ib2。這個電流又流回到BG2的基極,表成正反饋,使ib2不斷增大,如此正向饋循環(huán)的結(jié)果,兩個管子的電流劇增,可控硅使飽和導通。由于BG1和BG2所構(gòu)成的正反饋作用,所以一旦可控硅導通后,即使控制極G的電流消失了,可控硅仍然能夠維持導通狀態(tài),由于觸發(fā)信號只起觸發(fā)作用,沒有關(guān)斷功能,所以這種可控硅是不可關(guān)斷的。